專利名稱：一種高塑性錫鉍系合金溫度保險(xiǎn)絲材的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種材料制備方法，尤其是一種高塑性錫鉍系合金溫度保險(xiǎn)絲材的制備方法。
背景技術(shù)：
溫度保險(xiǎn)絲是電子設(shè)備和電路必不可少的安全保護(hù)元件，廣泛用于各種家電產(chǎn)品、辦公設(shè)備、通訊器材、視聽設(shè)備。在電子設(shè)備工作電流正常狀態(tài)下，當(dāng)設(shè)備或電路的環(huán)境溫度升高到某一異常值吋，溫度保險(xiǎn)絲(易熔合金)就立即熔斷，將電路切斷，起到保護(hù)設(shè)備和電路、報(bào)警作用。同吋，隨著電子設(shè)備的小型化、輕便化，未來對較小直徑溫度保險(xiǎn)絲的需求量將會增加，尤其對直徑在0. 4mm以下的溫度保險(xiǎn)絲需求量會越來越大。傳統(tǒng)的溫度保險(xiǎn)絲合金是以錫、鉍、鉛、鎘等金屬組成的ニ元或多元合金，其中鉛、鎘可増加易熔合金的成型加工性能，可采用傳統(tǒng)擠壓拉拔エ藝制成直徑細(xì)小的溫度保險(xiǎn)絲。但鉛、鎘等元素的使用不僅污染環(huán)境，還會嚴(yán)重危害人類身體健康，現(xiàn)已被禁止使用。錫鉍ニ元合金熔點(diǎn)低，可在139 270°C溫度范圍內(nèi)熔化，是ー種理想的無鉛無鎘環(huán)保的溫度保險(xiǎn)絲材料。但在不添加鉛、鎘等元素吋，合金脆性太高，無法以傳統(tǒng)溫度保險(xiǎn)絲的擠壓、拉拔エ藝進(jìn)行加工。這是因?yàn)殂G在合金中易結(jié)晶形成粗大不規(guī)則形狀的組織，尤其是錫鉍合金在偏離共晶成分時(shí)由于熔程較大，凝固過程中更易出現(xiàn)枝晶偏析和組織粗大化，導(dǎo)致錫鉍合金塑性非常差，變形加工更加困難，絲材加工成品率低，脆性高、塑性差。將脆性的錫鉍系合金制備成直徑細(xì)小(0. 4mm以下)、滿足組裝、包裝要求的溫度保險(xiǎn)絲尤為困難，因此使得這種理想的無鉛無鎘環(huán)保溫度保險(xiǎn)絲材料無法獲得實(shí)際應(yīng)用。為了能將含鉍高脆性的錫鉍系合金制備成絲材，Miardwai Divya等采用Ohno 快速凝固連續(xù)鑄造エ藝制備出了鉍含量(wt. % )分別為40^,57^,62^,77%,直徑約 2. Omm 的絲材[Bhardwai Divya, Soda Hiroshi, Mciean Alexander, Materials Characterization, 61 (2010)882-893]。但是該方法制備的絲材為鑄造組織，富鉍相晶粒粗大且呈層片狀分布，無法改變合金的硬脆性特點(diǎn)，制備的絲材脆性高、延性不足，無法進(jìn)一步加工成直徑更為細(xì)小的絲材，或進(jìn)行盤繞，只能提供長度較短的直線材料，無法制備出滿足使用及包裝要求的連續(xù)絲材。中國專利CN101362265公開了ー種焊接材料的錫絲制作方法，是將高塑性的純錫或錫合金作為拉絲坯料，將用高鉍含量合金粉末制成的焊膏壓入拉絲坯料拉拔成絲，制成表層為純錫或錫合金、芯部為焊膏的焊絲，這種方法制備的合金焊錫絲，是兩種成分合金的物理形狀組合，其芯部膏體合金熔點(diǎn)與外層純錫或錫合金成分熔點(diǎn)不一，只能用作焊接材料，不能用作溫度保險(xiǎn)絲。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種高塑性錫鉍系合金溫度保險(xiǎn)絲材的制備方法，能將具有高脆性的錫鉍系合金制備成具有高強(qiáng)度、高塑性、直徑細(xì)小、成分均勻的溫度保險(xiǎn)絲材料，加工成品率高，エ藝簡単。本發(fā)明提供的利用脆性錫鉍系合金制備高塑性直徑細(xì)小溫度保險(xiǎn)絲材的方法，是將合金鑄錠進(jìn)行等溫等徑轉(zhuǎn)角擠壓，再進(jìn)行擠壓成形，然后進(jìn)行等溫拉拔成形，得到性能、 尺寸滿足要求的絲材，包含如下步驟1、合金鑄錠等徑轉(zhuǎn)角等溫?cái)D壓成形，制備擠壓坯料將錫鉍合金鑄錠按照等徑轉(zhuǎn)角擠壓模具尺寸加工成等徑轉(zhuǎn)角擠壓坯料，并用馬弗爐在60°C 100°C進(jìn)行預(yù)熱并保溫，同時(shí)對等徑轉(zhuǎn)角擠壓模具輔以可控溫循環(huán)水裝置，將循環(huán)水溫度控制在60°C 100°C對等徑轉(zhuǎn)角模具預(yù)熱，然后將預(yù)熱保溫后的等徑轉(zhuǎn)角擠壓坯料放入等徑轉(zhuǎn)角擠壓模具內(nèi)進(jìn)行等溫?cái)D壓。在擠壓過程中，利用上述60°C 100°C溫度的循環(huán)水進(jìn)行保溫或冷卻，將模具保持溫度在60°C 100°C，等徑轉(zhuǎn)角擠壓速度控制在 60min/道次以下，擠壓壓力控制在200MPa 300MPa。經(jīng)過一次或多以等徑轉(zhuǎn)角擠壓，得到擠壓坯料。2、擠壓坯料擠壓成形制備拉拔坯料將經(jīng)等徑轉(zhuǎn)角擠壓成形制備的擠壓坯料，用擠壓機(jī)進(jìn)行擠壓，制備符合拉拔成形要求的棒材或絲材。擠壓比控制在35 1以下，擠壓壓力控制在120MPa 200MPa，擠出滿足拉拔要求的拉拔坯料。3、等溫拉拔成形制備絲材采用水冷控溫拉絲機(jī)進(jìn)行等溫拉拔加工，拉拔溫度控制在60°C 100°C，拉拔過模量控制在0. 04mm/模次以下，拉拔速度控制在0. 5m/s以下，制備出滿足生產(chǎn)、包裝、使用要求的直徑為1. Omm以下各種規(guī)格溫度保險(xiǎn)絲材料。4、絲材卷盤包裝按照包裝要求將制備的絲材盤繞成卷、包裝。按上述步驟可制備直徑1. Omm以下各種規(guī)格的錫鉍系合金絲材，所制備的絲材保持了高的合金強(qiáng)度，同時(shí)可將塑性提高到150%以上，合金晶粒細(xì)小、成分組織更加均勻，焊接性能優(yōu)異，完全滿足生產(chǎn)、使用要求。且變形加工成品率高，柔韌性好，可滿足溫度保險(xiǎn)絲的卷盤包裝與組裝的要求。本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)和積極效果(1)可將難變形加工的高脆性錫鉍系合金制備成高強(qiáng)度、高塑性的絲材；(2)可制備直徑1. Omm以下各種規(guī)格的絲材；(3)所制備的絲材具有晶粒更加細(xì)小、成分組織更加均勻；(4)所制備的絲材可滿足各種包裝要求；(5)エ藝流程簡單，可操行性強(qiáng)。
具體實(shí)施例方式以下通過具體實(shí)施例來對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。實(shí)施例1 制備直徑0. 5mm錫-鉍絲材將經(jīng)精煉制備的成分為Sn_30Bi (wt. % )的錫-鉍合金鑄錠，按照等徑轉(zhuǎn)角擠壓模具的要求，加工成直徑50mm、高度IOOmm的擠壓坯錠，并用馬弗爐在60°C進(jìn)行加熱保溫。同時(shí)將可控溫度循環(huán)水裝置的循環(huán)水溫度控制在60°C，對等徑轉(zhuǎn)角擠壓模具進(jìn)行預(yù)熱，然后將加熱保溫后的等徑轉(zhuǎn)角擠壓坯料放入等徑轉(zhuǎn)角擠壓模具內(nèi)進(jìn)行等徑轉(zhuǎn)角擠壓制備擠壓坯料，等徑轉(zhuǎn)角擠壓速度控制在20min/道次，壓カ控制在200MPa 250MPa，擠壓道次為1 次。將等徑轉(zhuǎn)角擠壓制備的擠壓坯料用擠壓機(jī)進(jìn)行擠壓，壓力控制在120MPa 150MPa，擠壓出直徑為2. Omm的拉拔坯料。采用水冷控溫拉絲機(jī)對進(jìn)行等溫拉拔加工，拉拔溫度控制在60°C 100°C，拉拔過模量控制在0. 04mm/模次以下，拉拔速度控制在0. 5m/s以下，制備出直徑0. 5mm的絲材，進(jìn)行盤繞成卷包裝。實(shí)施例2 制備直徑0. 4mm錫-鉍絲材將經(jīng)精煉制備的成分為Sn_58Bi (wt. % )的錫-鉍合金鑄錠，按照等徑轉(zhuǎn)角擠壓模具的要求，加工成直徑60mm、高度60mm的擠壓坯錠，并用馬弗爐在75°C進(jìn)行加熱保溫，同時(shí)將恒溫循環(huán)水溫度控制在75°C，并對等徑轉(zhuǎn)角擠壓模具進(jìn)行預(yù)熱，然后將加熱保溫后的等徑轉(zhuǎn)角擠壓坯料放入等徑轉(zhuǎn)角擠壓模具內(nèi)進(jìn)行等徑轉(zhuǎn)角擠壓，等徑轉(zhuǎn)角擠壓速度控制在 30min/道次，壓カ控制在200MPa 250MPa，擠壓道次為2次。用擠壓機(jī)進(jìn)行擠壓，壓カ控制在150MPa 180MPa，擠壓出直徑為2. Omm的拉拔坯料。采用水冷控溫拉絲機(jī)對進(jìn)行等溫拉拔加工，拉拔溫度控制在60°C 100°C，拉拔過模量控制在0. 02mm/模次以下，拉拔速度控制在0. 2m/s以下，制備出直徑0. 4mm的絲材，進(jìn)行盤繞成卷包裝。實(shí)施例3 制備直徑1. Omm錫-鉍絲材將經(jīng)精煉制備的成分為Sn_70Bi (wt. % )的錫-鉍合金鑄錠，按照等徑轉(zhuǎn)角擠壓模具的要求，加工成直徑40mm、高度60mm的擠壓坯錠，并用馬弗爐在85°C進(jìn)行加熱保溫， 然后置入等徑轉(zhuǎn)角擠壓模具內(nèi)，將恒溫循環(huán)水溫度控制在85°C，并對等徑轉(zhuǎn)角擠壓模具進(jìn)行預(yù)熱，然后將加熱保溫后的等徑轉(zhuǎn)角擠壓坯料放入等徑轉(zhuǎn)角擠壓模具內(nèi)進(jìn)行等徑轉(zhuǎn)角擠壓，等徑轉(zhuǎn)角擠壓速度控制在eOmin/道次，壓カ控制在250MPa 300MPa，擠壓道次為3次。 用擠壓機(jī)進(jìn)行擠壓，壓力控制在ISOMPa 200MPa，擠壓出直徑為3. Omm的拉拔坯料。采用水冷控溫拉絲機(jī)對進(jìn)行等溫拉拔加工，拉拔溫度控制在60°C 100°C，拉拔過模量控制在 0. Olmm/模次以下，拉拔速度控制在0. lm/s以下，制備出直徑1. Omm的絲材，進(jìn)行盤繞成卷包裝。實(shí)施例4 制備直徑0. 8mm錫-鉍-銅絲材將經(jīng)精煉制備的成分為Sn-17Bi_0. 5Cu(wt. % )的錫-鉍-銅合金鑄錠，按照等徑轉(zhuǎn)角擠壓模具的要求，加工成直徑50mm、高度50mm的擠壓坯錠，并用馬弗爐在75°C進(jìn)行加熱保溫，然后置入等徑轉(zhuǎn)角擠壓模具內(nèi)，將恒溫循環(huán)水溫度控制在75°C，并對等徑轉(zhuǎn)角擠壓模具進(jìn)行預(yù)熱，然后將加熱保溫后的等徑轉(zhuǎn)角擠壓坯料放入等徑轉(zhuǎn)角擠壓模具內(nèi)進(jìn)行等徑轉(zhuǎn)角擠壓，等徑轉(zhuǎn)角擠壓速度控制在40min/道次，壓カ控制在200MPa 250MPa，擠壓道次為2次。用擠壓機(jī)進(jìn)行擠壓，壓力控制在150MPa 180MPa，擠壓出直徑為3. Omm的拉拔坯料。采用水冷控溫拉絲機(jī)進(jìn)行等溫拉拔加工，拉拔溫度控制在60°C 100°C，拉拔過模量控制在0. 03mm/模次以下，拉拔速度控制在0. 3m/s以下，制備出直徑0. 8mm的絲材，進(jìn)行盤繞成卷包裝。實(shí)施例5 制備直徑0. 8mm錫-鉍-銀絲材將經(jīng)精煉制備的成分為Sn-35Bi-lAg(wt. % )的錫-鉍-銀合金鑄錠，按照等徑轉(zhuǎn)角擠壓模具的要求，加工成直徑50mm、高度50mm的擠壓坯錠，并用馬弗爐在85°C進(jìn)行加熱保溫，然后置入等徑轉(zhuǎn)角擠壓模具內(nèi)，將恒溫循環(huán)水溫度控制在85°C，并對等徑轉(zhuǎn)角擠壓模具進(jìn)行預(yù)熱，然后將加熱保溫后的等徑轉(zhuǎn)角擠壓坯料放入等徑轉(zhuǎn)角擠壓模具內(nèi)進(jìn)行等徑轉(zhuǎn)角擠壓，等徑轉(zhuǎn)角擠壓速度控制在40min/道次，壓カ控制在200MPa 250MPa，擠壓道次為2次。用擠壓機(jī)進(jìn)行擠壓，壓力控制在150MPa 180MPa，擠壓出直徑為3. Omm的拉拔坯料。采用水冷控溫拉絲機(jī)進(jìn)行等溫拉拔加工，拉拔溫度控制在60°C 100°C，拉拔過模量控制在0. 02mm/模次以下，拉拔速度控制在0. 3m/s以下，制備出直徑0. 8mm的絲材，進(jìn)行盤繞成卷包裝。 最后，應(yīng)當(dāng)指出，以上實(shí)施例僅是本發(fā)明較有代表性的例子。顯然，本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，還可以有許多變形。凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均應(yīng)認(rèn)為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種高塑性錫鉍系合金溫度保險(xiǎn)絲材的制備方法，其特征在于先將錫鉍合金鑄錠制備成等徑轉(zhuǎn)角擠壓坯錠，并進(jìn)行預(yù)熱和保溫；利用可控溫度循環(huán)水裝置對等徑轉(zhuǎn)角擠壓模具進(jìn)行預(yù)熱，然后將上述的等徑轉(zhuǎn)角擠壓坯錠采用等徑轉(zhuǎn)角擠壓模具進(jìn)行等溫?cái)D壓，制備擠壓坯料，擠壓過程中應(yīng)利用該循環(huán)水裝置進(jìn)行擠壓過程溫度控制；經(jīng)擠壓成形后制成拉拔成形要求的拉拔坯料，如棒材或線材，再采用水冷控溫拉絲機(jī)進(jìn)行等溫拉拔加工，制備出溫度保險(xiǎn)絲材，最后進(jìn)行盤繞包裝。
2.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的ー種高塑性錫鉍系合金溫度保險(xiǎn)絲材的制備方法，其特征在于所述等徑轉(zhuǎn)角擠壓坯錠的尺寸需與等徑轉(zhuǎn)角擠壓模具尺寸相匹配，高徑比控制在 3 1以下。
3.根據(jù)權(quán)利要求書1或2所述的ー種高塑性錫鉍系合金溫度保險(xiǎn)絲材的制備方法，其特征在于對等徑轉(zhuǎn)角擠壓坯錠進(jìn)行預(yù)熱和保溫吋，將預(yù)熱保溫溫度控制在60°C 100°C 之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求書3所述的ー種高塑性錫鉍系合金溫度保險(xiǎn)絲材的制備方法，其特征在于將可控溫度循環(huán)水裝置的水溫控制在60°C 100°C之間，即將等徑轉(zhuǎn)角擠壓模具與等徑轉(zhuǎn)角擠壓坯錠始終維持在該溫度范圍內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的ー種高塑性錫鉍系合金溫度保險(xiǎn)絲材的制備方法，其特征在于等徑轉(zhuǎn)角擠壓時(shí)壓カ控制在200MPa 300MPa，擠壓速度控制在60min/道次以下，至少進(jìn)行一次以上等徑轉(zhuǎn)角擠壓。
6.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的ー種高塑性錫鉍系合金溫度保險(xiǎn)絲材的制備方法，其特征在于擠壓坯料在擠壓時(shí)壓カ控制在120MPa 200MPa，擠壓比控制在35 1以下。
7.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的ー種高塑性錫鉍系合金溫度保險(xiǎn)絲材的制備方法，其特征在于對拉拔坯料進(jìn)行拉拔時(shí)水溫控制在60°C 100°C，拉拔時(shí)過模量控制在0. 04mm/模次以下，拉拔速度控制在0. 5m/s以下。
8.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的ー種高塑性錫鉍系合金溫度保險(xiǎn)絲材的制備方法，其特征在于可將脆性錫鉍系合金制成滿足焊接組裝生產(chǎn)線使用要求的直徑為1. Omm以下各種規(guī)格的溫度保險(xiǎn)絲材。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高塑性錫鉍系合金溫度保險(xiǎn)絲材的制備方法。其特征在于先將錫鉍合金鑄錠制備成等徑轉(zhuǎn)角擠壓坯錠，并進(jìn)行預(yù)熱和保溫；然后將上述的等徑轉(zhuǎn)角擠壓坯錠采用等徑轉(zhuǎn)角擠壓模具進(jìn)行等溫?cái)D壓，制備擠壓坯料，經(jīng)擠壓成形后制成拉拔成形要求的拉拔坯料，再采用水冷控溫拉絲機(jī)進(jìn)行等溫拉拔加工，制備出溫度保險(xiǎn)絲材，最后進(jìn)行盤繞包裝。本發(fā)明制備的絲材強(qiáng)度高、塑性好、晶粒細(xì)小、成分組織更加均勻，可滿足各種包裝和溫度保險(xiǎn)絲封裝的要求，工藝流程簡單，可操行性強(qiáng)，是一種理想的生產(chǎn)錫鉍系合金溫度保險(xiǎn)絲材料的方法。
文檔編號B21C37/04GK102553960SQ20111041358
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月13日
發(fā)明者劉祖銘, 楊倡進(jìn), 潘洪亮, 顧小龍, 龍鄭易 申請人:浙江亞通焊材有限公司