耐腐蚀康铜丝及其制备方法与流程

1.本发明属于康铜丝加工技术领域，具体是耐腐蚀康铜丝及其制备方法。


背景技术：

2.康铜丝是已铜镍为主要成分的电阻合金，具有较低的电阻温度系数，较宽的使用温度范围(500度以下)，良好的机械加工性能，耐腐蚀及易焊接的特点；可制作交流仪器的可变电阻和应变电阻元件；镍铬丝具有高的电阻率，抗氧化，良好的机械加工和焊接性能，在高温下有较高的强度，供冶金、化工、机械、玻璃、陶瓷、及家用电器等工业制造发热元件，各种类型电动机的调压电阻器如电动机车、电车、无轨电车的起动和制动电阻器。
3.康铜丝的作用为：起检流作用，康铜丝的电阻率相对来说比保险丝高，熔点也相对比保险丝高，所以康铜丝不会像保险丝那样容易烧断；当电流流过康铜丝，就会在康铜丝两端形成电压降，这个电压降给控制器提供了反馈型号，所以不能用保险丝替代它；康铜丝电阻率的计算：计算康铜丝电阻率:设电阻率为q，电阻为r,待测铜丝的长度为l,横截面积为s,则有q＝(r*s)/l,用万用表测出铜丝的r,没有万用表,就用电流表和电压表同时测出电流i和电压u,则r ＝u/i；再用直尺测出铜丝的l,用螺旋测微器(千分尺)测出铜丝的截面半径r，得s＝π*r^2,即r的平方乘于圆周率；带入q＝(r*s)/l求得电阻率。
4.传统的康铜丝及其制备过程中，会发现上述技术至少存在如下问题：
5.1、传统的康铜丝使用强度不足，若是长时间的暴露在外界，会影响到整个康铜丝的抗腐蚀性能，由于传统康铜丝的用材仅仅是采用镍、锰以及铜作为原料进行制备，在后续的使用过程中还是会出现断裂、起皮，甚至是发生龟裂的问题；
6.2、传统的康铜丝在作为滑动变阻器的元件进行使用时，此时就需要在康铜丝的外表面生产氧化层，然而传统康铜丝是用漆包康铜丝或纱包康铜丝作为滑动变阻器的电阻丝，其效果均不理想。


技术实现要素：

7.解决的技术问题：
8.针对现有技术的不足，本发明提供了耐腐蚀康铜丝及其制备方法，解决了背景技术中提到的问题。
9.技术方案：
10.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
11.耐腐蚀康铜丝，该康铜丝中各个原料的组成及其质量百分比为：
12.镍：10-40％；
13.锰：0.5-3％；
14.铝：2-5％；
15.铁：2-5％；
16.硅：1-2％；
17.强效变质剂：≤1.8％；
18.余量为铜和不可避免的杂质。
19.在一种可能的实现方式中，强效变质剂包含钾和钠，且钾：钠的比例为5:4，其中的钾占康铜丝的原料中的质量百分比为1％。
20.具体的，康铜丝中丝芯的质量百分比为：
21.镍：40％；
22.锰：3％；
23.铝：5％；
24.铁：5％；
25.硅：2％；
26.强效变质剂：1.8％；
27.余量为铜和不可避免的杂质。
28.在一种可能的实现方式中，该康铜丝的制备工艺包括如下具体步骤：
29.s1、将预设比例的镍、锰和铜置于上引炉内，进行初步熔炼后，添加原料中的余料，并对其进行二次熔炼处理，得到杆状结构；
30.其中，初步熔炼时的上引炉内温度控制在1800-2000℃，二次熔炼时上引炉内的温度控制在1500-1800℃，且上述两次熔炼时均在上引炉内进行电磁搅拌处理，使用到的电磁搅拌器的使用频率为5-20hz；
31.s2、将杆状结构送入拉丝机中，拉出所需规格的丝材，得到裸露的康铜丝；
32.其中，拉丝机型号的选用根据上述s1中得到杆状结构的规格进行选用，
33.当杆状结构直径≥8mm时，选用大型拉丝机，其电动机功率为300-500kw；
34.当杆状结构直径为3-8mm之间时，选用中型拉丝机，其电动机功率为 200-400kw；
35.当杆状结构直径为≤3之间时，选用小型拉丝机，其电动机功率为50-150kw。
36.s3、将康铜丝直接送入氧化容器内，进行氧化处理，于康铜丝表面生成不导电、致密的金属氧化膜；
37.其中，氧化容器内充满氧化液，该氧化液对经过的康铜丝完全浸泡，且浸泡时间为3-8s，该氧化液包含高锰酸钾、硝酸钠以及氢氧化钠；
38.s4、最后使用收卷辊对康铜丝进行收卷处理。
39.收卷辊的轴芯一端配套安装有制动电机，该制动电机带动收卷辊转动时的转速为6-15r/min。
40.有益效果:
41.一是，本方案中，通过在制备康铜丝的原料中添加铝和铁，有助于提高在进行康铜丝加工时所耐受的高温；添加的硅使得成型的康铜丝具有良好的脱氧性，同时还可提高其强度,改善局部腐蚀抗力,在调制原料中可提高淬透性和耐回火性；
42.二是，本方案中，在制备康铜丝的原料中加入强效变质剂，经钾和钠复合变质处理后的康铜丝具有强度高、韧性好、耐磨性和抗氧化性优良、抗激冷激热性能的特点，使用过程中不断裂、不起皮也不会发生龟裂的问题，使用效果明显优于传统的康铜丝；
43.三是，本方案中，在加工康铜丝的过程中进行氧化处理，氧化液的作用有二：一是作表面清剂，对康铜丝作进一步的化学除油和化学抛光，使氧化膜能牢固地与康铜丝基体
结台；二是使氧化液呈碱性环境，控制氧化程度，使氧化物的生成速度和生成，有利于生成致密的金属氧化膜，继而提高加工成型后康铜丝的绝缘性能和抗氧化性能。
具体实施方式
44.本技术实施例通过提供耐腐蚀康铜丝及其制备方法，解决现有技术中的问题。
45.本技术实施例中的技术方案为解决上述问题，总体思路如下：
46.对比例1：
47.本对比例给出康铜丝的具体结构，所述康铜丝中丝芯的质量百分比为：
48.镍：40％；
49.锰：3％；
50.余量为铜和不可避免的杂质。
51.实施例1：
52.本实施例给出康铜丝的具体结构，所述康铜丝中丝芯的质量百分比为：
53.镍：40％；
54.锰：3％；
55.铝：5％；
56.铁：5％；
57.硅：2％；
58.强效变质剂：1.8％；
59.余量为铜和不可避免的杂质。
60.通过采用上述技术方案：
61.在制备康铜丝的原料中加入强效变质剂，经钾和钠复合变质处理后的康铜丝具有强度高、韧性好、耐磨性和抗氧化性优良、抗激冷激热性能的特点，使用过程中不断裂、不起皮也不会发生龟裂的问题，使用效果明显优于传统的康铜丝。
62.在一些示例中，所述强效变质剂包含钾和钠，且钾：钠的比例为5:4，其中的所述钾占康铜丝的原料中的质量百分比为1％。
63.具体的，镍：40％；
64.锰：3％；
65.铝：5％；
66.铁：5％；
67.硅：2％；
68.钾：1％；
69.钠：0.8％；
70.铜和不和避免的杂质：46.2％。
71.合金品种实施例1中的康铜丝对比例1中的康铜丝铜丝使用温度范围(℃)5-50010-50密度(g/cm3)8.738.57对铜热电动势μ(v/℃)45
±
21
±
1电阻率μω.m，20℃0.450.32
72.从上表面可以得知，实施例中添加的原料可以显著提高整个康铜丝的温度承受范围、对铜热的电动势以及电阻率。
73.通过采用上述技术方案：
74.在制备康铜丝的原料中添加铝和铁，有助于提高在进行康铜丝加工时所耐受的高温；添加的硅使得成型的康铜丝具有良好的脱氧性，同时还可提高其强度,改善局部腐蚀抗力,在调制原料中可提高淬透性和耐回火性。
75.实施例2：
76.以实施例1为基础，本实施例具体给出了实施例1中康铜丝的制备工艺，包括如下具体步骤：
77.s1、将预设比例的镍、锰和铜置于上引炉内，进行初步熔炼后，添加原料中的余料，并对其进行二次熔炼处理，得到杆状结构；
78.其中，初步熔炼时的上引炉内温度控制在1800℃，二次熔炼时上引炉内的温度控制在1500℃，且上述两次熔炼时均在上引炉内进行电磁搅拌处理，使用到的电磁搅拌器的使用频率为15hz；
79.s2、将杆状结构送入拉丝机中，拉出所需规格的丝材，得到裸露的康铜丝；
80.其中，拉丝机型号的选用根据上述s1中得到杆状结构的规格进行选用，
81.当杆状结构直径≥8mm时，选用大型拉丝机，其电动机功率为500kw；
82.当杆状结构直径为3-8mm之间时，选用中型拉丝机，其电动机功率为400kw；
83.当杆状结构直径为≤3之间时，选用小型拉丝机，其电动机功率为150kw。
84.s3、将康铜丝直接送入氧化容器内，进行氧化处理，于康铜丝表面生成不导电、致密的金属氧化膜；
85.其中，氧化容器内充满氧化液，该氧化液对经过的康铜丝完全浸泡，且浸泡时间为8s，该氧化液包含高锰酸钾、硝酸钠以及氢氧化钠；
86.s4、最后使用收卷辊对康铜丝进行收卷处理。
87.收卷辊的轴芯一端配套安装有制动电机，该制动电机带动收卷辊转动时的转速为15r/min。
88.最终，康铜丝表面被黑色或深蓝色的金属氧化膜均匀致密地覆盖，氧化膜的厚度约为20微米左右；另外，上述s3和s4步骤之前不需要进行传统的除污操作，因为s2中成型的丝材还未被氧化处理即进行到s3中。
89.上述氧化过程中的化学反应方程式为：
90.2kmno4 2naoh ni(cu)＝k2mno4 na2mno4 nio(cuo) h2o；
91.2kmno4 2ni＝k2mno4 mno2 2nio(2cuo)；
92.nano3 ni(cu)＝nano2 nio(cuo)。
93.通过采用上述技术方案：
94.在加工康铜丝的过程中进行氧化处理，氧化液的作用有二：一是作表面清剂，对康铜丝作进一步的化学除油和化学抛光，使氧化膜能牢固地与康铜丝基体结台；二是使氧化液呈碱性环境，控制氧化程度，使氧化物的生成速度和生成，有利于生成致密的金属氧化膜，继而提高加工成型后康铜丝的绝缘性能和抗氧化性能。
95.最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并
非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。