小规模试验阶段的铜合金接触线铜铬锆
铜合金接触线的研究现状
铜合金接触线的研究现状1铜合金接触线的基本情况铜材导电性好, 但强度不足。
长期以来, 在铜接触导线研究方面, 一直存在高强度和高导电率之间的矛盾。
一般来说, 要保持铜的高导电率,强度往往不足; 而要提高强度, 则需加入合金成分, 那样又会很大程度上降低铜材的导电率[9 ] 。
Cu 中加入一些高熔点、高强度的金属和铜形成固溶体, 导致铜原子点阵畸变, 使电子运动阻力增加, 因而电阻增大, 加入量越多, 晶格畸变程度越大, 因而电阻率上升, 导电率下降。
人们在解决高强度和高导电率这对矛盾时, 大都是在尽可能少的降低铜导线导电率的前提下, 采用固溶强化、变形强化或沉淀强化来提高铜材的强度。
国内外对于高速轨道用关键材料都进行了长期的基础研究和应用研究[10～14 ] 。
高速轨道用接触导线一般添加一些高熔点、高硬度、低固溶度的金属, 如Cr , Nb , Ag 等, 借助合金质点的纤维状排列,在不影响导电率的前提下来增加铜线材的强度和耐磨性。
另外日本还采用大变形强化技术, 进行Cr , Nb 系铜基复合材料强化的研究工作。
国内上海大学和西北工业大学提出采用定向凝固工艺来提高铜合金强度。
定向凝固技术使Cr 在铜线中成纤维状排列, 提高强度, 同时解决高导电率和高强度的矛盾, 这项工艺目前还处于基础研究阶段。
我国在高速列车建设方面起步较晚, 电力机车接触导线制造技术相对落后, 在铜熔体洁净化处理和连铸成形两个关键工序上, 缺乏有效手段,大大影响了最终产品性能。
目前, 采用的生产接触导线的工艺主要是采用上引连铸加拉拔工艺[15 ] 。
由于国产上引设备多为连体炉(即熔化炉与保温炉为一体) , 加料后立刻引出, 没有沉静过程, 造成炉料温差大、杂质不易排除、脱氧不彻底、吸气严重等问题。
2 铜合金接触线材料方面的研究铜合金接触导线的主要优点是: 高温强度高,耐磨性好, 并且有良好的导电性能。
基于以上优点, 国内外对铜合金接触线材料进行了大量研究[16～19 ] 。
高速铁路接触网铜合金接触线的耐磨性能研究
高速铁路接触网铜合金接触线的耐磨性能研究摘要：高速铁路作为现代交通系统的重要组成部分，在运行过程中需要接触网来提供电力供应。
然而，长期高强度运行会导致接触网上的接触线磨损严重，影响其正常运行。
为了提高接触线的耐磨性能，本研究选取了铜合金作为接触线材料，并对其耐磨性能进行了研究。
实验结果表明，铜合金接触线具有优异的耐磨性能，可满足高速铁路的要求。
1. 引言高速铁路是现代交通系统的重要组成部分，其快速、高效、安全的特点备受人们欢迎。
在高速铁路的运行过程中，电力供应是至关重要的。
接触网作为电力供应的重要设备，负责将电力传输给列车，确保其正常运行。
然而，长期高强度运行会导致接触线磨损严重，从而影响接触线的导电性能和寿命。
因此，提高接触线的耐磨性能显得尤为重要。
2. 铜合金接触线的优势铜合金作为高速铁路接触线的材料有着一系列的优势。
首先，铜合金具有良好的导电性能，能够提供稳定的电力传输效率。
此外，铜合金还具有较高的强度和硬度，可以抵抗高速列车带来的冲击和振动。
最重要的是，铜合金具有较高的耐磨性能，能够在长期高强度运行下减少接触线的磨损程度。
3. 耐磨性能测试方法为了研究铜合金接触线的耐磨性能，我们采用了标准的摩擦磨损实验方法。
实验中，我们选取了不同成分和硬度的铜合金材料，利用摩擦磨损仪进行磨损测试。
测试中，我们测量了不同载荷下接触线的磨损量，并通过电镜观察磨损表面的形貌和特征。
4. 耐磨性能测试结果与分析实验结果表明，铜合金接触线具有良好的耐磨性能。
在不同载荷下，铜合金接触线的磨损量较小，证明了其在高强度运行下的耐磨性。
同时，在电镜观察下，我们发现铜合金接触线磨损表面的形貌基本保持了原有平整的状态，未出现明显的磨损痕迹。
这进一步验证了铜合金接触线的良好耐磨性能。
5. 影响铜合金接触线耐磨性能的因素在研究中，我们也发现了一些影响铜合金接触线耐磨性能的因素。
首先，合金材料的成分和硬度对接触线的耐磨性能有着重要的影响。
铜-铬-锆合金(C18150)棒材新工艺的研究
铜-铬-锆合金(C18150)棒材新工艺的研究刘关强【摘要】本文主要记述了铜-铬-锆合金(C18150)棒材的新工艺开发生产过程.通过对铜-铬-锆合金(C18150)棒材新工艺的试验及结果分析,制定出利用水封挤压实现铜-铬-锆合金(C18150)棒材的开坯与淬火、时效前后的冷加工率及时效工艺参数合理控制等一套切实可行的生产方法.【期刊名称】《有色金属加工》【年(卷),期】2011(040)002【总页数】2页(P8-9)【关键词】铜-铬-锆合金;新工艺;水封挤压;淬火;时效;加工率【作者】刘关强【作者单位】中铝沈阳有色金属加工有限公司,辽宁沈阳,110102【正文语种】中文【中图分类】TG376C18150合金系美国材料协会ASTM标准中的牌号。
2001年前还末将该合金牌纳入国家标准，该合金生产工艺复杂，目前国内只有少数企业可以生产，但由于生产工艺比较落后，生产成本较高，还没有形成大批量生产能力。
该合金具有高强度、高导电率的特点，主要用于制作自动焊机的电极，电机的笼条，以及在高温环境下工作要求具有高强度、高导电率的零部件。
尤其是作为汽车制造业自动焊机的电极材料，该合金将随着我国及世界汽车制造业的迅猛发展具有广阔的市场前景。
目前，国内市场需求量4000吨/年，欧美市场需求更大，极具有开发价值。
1 目前的生产技术水平和产品要求1.1 目前国内生产技术水平铜-铬-锆合金(C18150)是铬青铜合金(C18200)的升级换代产品，具有更高的强度、硬度和耐热性，同时具有良好的导电性。
据资料报导，目前国内外普遍采用真空熔铸→热挤压(热轧、热锻)→加热→淬火→拉伸→时效→拉伸的生产方式。
我公司目前采用工艺为：真空熔铸→水封挤压、淬火→拉伸→时效→拉伸。
在国内首次采用水封挤压生产工艺生产C18150合金棒材，并通过控制挤压温度、速度、水温等工艺参数形成该合金固溶效果最佳化的生产工艺，实现了挤压与淬火两道工序合二为一。
金属注射成型生产铜铬触头工艺
金属注射成型生产铜铬触头工艺
金属注射成型生产铜铬触头工艺介绍如下：
金属注射成型（MIM）是一种制造复杂、高精度、小批量金属零件的先进制造技术。
下面是生产铜铬触头的一些关键工艺步骤：
1. 原材料准备：MIM工艺需要使用非常细的金属粉末作为原料。
铜和铬粉末应该分别进行筛选和清洁，以确保其纯度和粒度分布满足工艺要求。
2. 配料与混合：按照所需的成分比例，将铜和铬粉末混合均匀，确保成分的准确性。
这一步通常在惰性气体（如氩气）保护下进行，以防止粉末氧化。
3. 注射成型：将混合好的粉末装入注射机的料斗中，然后在设定的温度和压力下注射进模具中，形成预定的形状。
这一过程中，需要对温度、压力、注射速度等参数进行精确控制。
4. 脱脂：注射成型的坯件需要进行脱脂处理，以去除其中的有机粘结剂。
这一过程需要在保护气氛中进行，防止脱脂过程中粉末的氧化。
5. 烧结：脱脂后的坯件需要进行高温烧结，以实现颗粒间的冶金结合。
烧结温度和时间的选择至关重要，必须保证金属间的完全熔合和材料的致密化。
6. 后处理：烧结后的触头需要进行研磨、抛光等后处理，以提高其表面质量和电气性能。
7. 性能检测：对最终的铜铬触头进行各种性能检测，如电气性
能、机械性能、耐腐蚀性等，以确保其满足设计要求。
以上是金属注射成型生产铜铬触头的大致工艺流程，实际操作中可能还需要根据具体的产品要求和设备条件进行调整。
行业标准《接触线和绞线用铜及铜合金线坯》(预审稿)编制说明
《接触线和绞线用铜及铜合金线坯》行业标准（征求意见稿）编制说明一、任务来源根据工信厅科〔2016〕58号, 计划编号2016-0300T-YS 《接触线和绞线用铜及铜合金线坯》行业标准，由浙江天宁合金材料有限公司、浙江冶金研究院有限公司、山东祥瑞铜材有限公司、山东天圆铜业有限公司负责起草，完成年限为2018年。
二、工作简况1、立项目的和意义随着我国高速铁路的飞速发展，我国高速电气化铁路接触线和绞线产业也得到高速发展。
一方面接触线和绞线用材料研究不断深入，产生了许多高强、高导的铜合金新材料；一方面，产业分工细化，许多企业不直接生产接触线或绞线，但为接触线和绞线生产企业提供坯料。
各个线坯生产企业信息相对独立、保密，没有一个统一的产品技术标准来规范生产企业，使得各接触线和绞线生产企业的同一牌号、规格产品性能偏差较大，不利于我国高速铁路用铜及铜合金接触线或绞线产业的健康发展。
因此迫切需要制定一项标准来统一、规范市场，这对促进我国高速化铁路建设健康发展有重要意义。
2、国内外情况说明接触线和绞线用铜及铜合金线坯用于电气化铁路及电气化轨道交通用接触线和承力索的制造，随着我国高速铁路的飞速发展，需求逐步扩大，技术水平逐步提高，到2014年国内接触线和绞线需求量超5万吨，其坯料产量超6万吨。
随着我国高速铁路产业的国际化，接触线和绞线用铜及铜合金线坯的产量将进一步提高。
目前，接触线和绞线用铜及铜合金线坯能大批量供货的主要有：纯铜线坯（TU2、T2）、铜镁合金线坯（TMg0.15、TMg0.25、TMg0.35、TMg0.45）、铜锡合金线坯（TSn0.1、TSn0.3、TSn0.5）、铜银合金线坯（TAg0.1）、铜铬锆合金线坯（TCr0.6-0.1）。
通过查阅相关资料发现，目前国内外没有专门针对接触线和绞线用铜及铜合金线坯的专用标准。
3、项目编制组成员根据任务落实会会议精神，本项目的编制组由浙江天宁合金材料有限公司负责起草，并由相关单位参加起草，组织相关单位组建了《接触线和绞线用铜及铜合金线坯》行业标准修订起草小组。
上海商虎-铬锆铜板棒技术指标
铬锆铜简介编制单位上海商虎编制时间2020年03月页次共四页蔡婷、潘龙虎、孙军、丁春华（上海商虎有色金属有限公司，上海202003）技术顾问：潘工联系电话：□1□5□8□0□1□8□5□9□9□1□4铬铜，锆铜，铬锆铜上海商虎铬锆系列铜合金是在金属铜中添加金属铬或者锆的熔铸合金化产品，经过真空熔铸-热锻打-固溶工艺-冷锻打-热处理等生产流程可获得高导电导热、高硬度、致密的铬铜合金，通过热处理与冷加工相结合的方法来获得最佳的力学性能和物理性能。
在高温下能提供良好的的强度和硬度。
铬锆铜系列可以应用于电火花电极，电阻焊接电极等。
我公司铬铜条有多种规格，常用的铬铜方条规格列表。
我公司铬铜系列产品对应国外产品牌号为UNS.C18200, RWMA Class 2, CDA18200, ISO5182-1991,ASTM C18200 DIN 2.1291, CW105C to EN 铬铜相对于紫铜在用于电火花放电时，具有耐热，使用寿命长等特点。
铬铜，锆铜以及个铬锆铜系列产品技术指标：上海商虎牌号化学含量密度(g/cm3) 导电率(%IACS)硬度(HRB)201 铬: 0.6-1%铜：余量8.80 85 70202 铬：0.5-1.5%锆：0.02-0.25%铜：余量8.80 80 80203 锆：0.2-0.3%，铜：余量8.80 89 65铬锆系列铜合金应用:部件与耗件电阻焊接设备部件，电极握杆、轴和衬垫材料，或作为凸焊机的大型模具、夹具，点焊电极，缝焊轮，电极座，塑料模具配件，散热片，电镀设备背靶材板，电火花放电电极，烙铁头，需要导电的的耐高温耐磨设备部件，钢纤厂、非晶带制作用熔抽轮等电气行业高强度电缆，连接器，热导体，开关配件，断路器配件，开关触点，电机和发电机部件，电子设备零部件，接插件，发电机组槽锲等可提供的规格:铬铜丝材，铬铜板，铬铜棒，圆饼规格，方棒，六角棒，环状规格等。
按图纸加工提供各种铬铜制成品。
电气化铁路用铜合金接触线生产过程中常见的缺陷及预防措施
第 50 卷 第 3 期2021年6月有色金属加工NONFERROUS METALS PROCESSINGVol . 50 No . 3June 2021DOI ：10.3969/j.issn.l671-6795.2021.03.009电气化铁路用铜合金接触线生产过程中常见的缺陷及预防措施王国迎（中铁建电气化局集团康远新材料有限公司，江苏靖江214521 ）摘要：文章针对电气化铁路用铜合金接触线生产过程中常见的质量问题进行分析，并提出相应的预防措施。
关键词:铜合金;接触线；缺陷;预防措施中图分类号:TG379 文献标识码：B 文章编号：1671-6795（2021）03-0039-05接触线是电气化铁路的生命线，电气化列车通过 受电弓与其滑动接触源源不断的获得电能。
按照材质可将接触线分为三类⑴：纯铜接触线、铜合金接触线以及复合金属接触线。
国内普遍采用铜合金接触 线，主要有铜银、铜锡、铜镁和铜铬错合金接触 线等［2-4］。
电气化铁路用接触线种类繁多,虽然截面形状相似且较为简单，但是对其综合性能要求极高。
目前, 接触线常见的生产方法有三种I 5",上引连铸法、连铸连轧法和连续挤压法。
连续挤压法因具有产品晶粒 细小、氧含量低、综合性能优良、节能环保等特有的优势,被广泛应用于接触线的生产过程中。
进入21世纪，电气化铁路朝着高速、重载的方向 发展&9】，这对接触线的质量提出了更高要求。
接触线在服役过程中不仅受到碳滑板的高速摩擦,还受到剧烈的震动、高温、腐蚀等作用。
在这种条件下,接触线如存在质量缺陷，将会加剧缺陷的扩展，甚至会出现断线的情况［”七］，严重影响列车运行安全。
本文针对接触线生产过程中常见的质量问题进行分析，并提出相应的预防措施,这对改善接触线质量、提高其可靠性有着十分重大意义。
笔者结合自身工作经验,针对连续挤压法生产的接触线常见缺陷进行分析，发现缺陷在各种类别的接触线中均能出现，且无明显规律性，依据缺陷分布位置将其划分为两大类，即表面缺陷和内部缺陷。
小规模试验阶段的铜合金接触线铜铬锆
三、铜及铜合金接触线生产技术
针对纯铜、铜锡、铜银、铜镁这类固溶度较高、合金含量低的合金 以及钢热镀铜，生产过程中不需考虑均匀化、偏析问题的接触线。因此 现有的生产技术均可达到连续生产商业化目的，国内外均有大型规模化 的生产设备。 现有生产技术包括： 1、 连铸连轧+冷拉 2、上引连铸+连续挤压+冷拉 3、连铸连轧+连续挤压+冷拉 4、溶铜浸渍+轧制+冷拉
二、接触线用铜及铜合金
铜镁CuMg0.2-0.5（CTM、CTMH）： 铜镁（CTM、CTMH）接触线具有良好导电性,62～77%IACS； 机械强度，为420～490MPa.120m2拉断力为57～59KN； 工作温度:150℃，载流量可提高13～26%； 抗高温软化性能：软化后降低11.4%；延伸率提高5.4%。 可用于300KM/H以上的高速铁路。
二、接触线用铜及铜合金
铜锡CuSn0.04-0.6（CTS）： 铜锡CuSn0.04-0.6（CTS）接触线具有良好导电性,60～93.2%IACS； 机械强度，为367～460MPa.120m2拉断力为44.1～50.82KN； 工作温度:150℃，载流量可提高13～26%； 抗高温软化性能：软化后降低8.15%，延伸率提高2～6%。 可用于300KM/H以上的高速铁路。
0.03
—
— 0.03
0.1～ 0.3
—
—
—
≦0.01 0.1
0.4～ 0.7
—
—
—
≦0.01 0.1
—
0.15～ 0.55
—
—
—
0.1
注：铜类中，无氧铜的铜含量为99.95%，氧含量≦0.0030%
一、高速铁路对接触线的要求
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二、接触线用铜及铜合金
铜锡CuSn0.04-0.6（CTS）： 铜锡CuSn0.04-0.6（CTS）接触线具有良好导电性,60～93.2%IACS； 机械强度，为367～460MPa.120m2拉断力为44.1～50.82KN；
工作温度:150℃，载流量可提高13～26%；
抗高温软化性能：软化后降低8.15%，延伸率提高2～6%。 可用于300KM/H以上的高速铁路。
430
500 490 430 420
52.03
55.5 59.29 47.73 50.92
46.83
49.95 53.36 42.96 45.74
3
3 3 3 3
5
5 5 5 5
30
30 30 30 30
6
6 6 6 6
1d
1d 1d 1d 1d
3
3 3 3 3
一、高速铁路对接触线的要求
电阻率的要求
机械强度，为550～680MPa.110m2拉断力为61.5KN； 工作温度:150℃，载流量可提高13～26%；
抗高温软化性能好
耐磨性好 可用于350KM/H以上的高速铁路。
二、接触线用铜及铜合金
材料 Cu-Nb（18%） Cu-Fe（20%） Cu-0.27%Zr0.22%Cr0.5%Al 强化机理 原位复合纤维强化 原位复合纤维强化 弥散强化 强度（MPa） 1480 950 517 导电率（%IACS） 66 69 61
一、高速铁路对接触线的要求
电阻率小，导电率高； 高的机械强度和综合机械性能； 接触线有较好的耐软化性能； 较好的耐磨耗性能； 接触线的机械性能均匀性好，架设后平顺度好； 较好的耐大气腐蚀性能、价格低廉等。
一、高速铁路对接触线的要求
4.执行标准
成份要求
铜及铜合金类 ω (Cu) 别 铜 铜银合金 99.90] 余量 ω (Ag) — 其他杂 ω （Bi ω （pb ω (Mg) ω （Sn） ω （O） ω （P） 质总和 ） ） ≦ ≦0.000 ≦0.030 ≦0.005 — — — 0.03 5 0 0 ≦0.000 — — 0.03 — — 0.03 5 0.1～ — — — ≦0.01 0.1 0.3 0.4～ — — — ≦0.01 0.1 0.7 0.15～ — — — — 0.1 0.55
接触线型号（不含规格） CT CTA、CTAH CTM CTMH CTS 电阻率（20℃）mm2/m 0.01777 0.01777 0.0224 0.02778 0.02395
二、接触线用铜及铜合金
1.已可规模化生产的铜及铜合金接触线
纯铜（CT）： 纯铜接触线具有良好导电性； 机械强度太低，为 250MPa.110m2 拉断力仅为 27.5KN ；经过冷加工 强度可 达 350MPa ，称为硬拉纯铜接触线，其拉断力可达 38.5KN 。 表面和内部硬化程度不均匀，内、外磨损不一致： 抗高温软化性能差。 工作温度:90℃ 显然，不能用于中、高速铁路。
350
350 360 360 440
38.85
42.35 39.96 43.56 48.84
34.96
38.12 35.96 39.2 43.96
3
3 3 3 3
5
5 5 5 5
30
30 30 30 30
6
6 6 6 6
1d
1d 1d 1d 1d
3
3 3 3 3
CTM120
CTMH110 CTMH120 CTS110 CTS120
未软化
软化后
伸长率 （未软化） %不小于
反复弯曲（至断裂）
卷绕
扭转圈数（至 断开）不下于
弯曲半径mm
次数不小于
ห้องสมุดไป่ตู้
卷绕直 径
圈数不小 于
CT110 CT120
360 360
39.96 43.56
— —
3 3
5 5
30 30
6 6
1d 1d
3 3
CTA110
CTA120 CTAH110 CTAH120 CTM110
二、接触线用铜及铜合金
铜包钢（CSD、CS）铝包钢（TA)
材料 制造方法 强度（MPa） 导电率 （%IA CS） 60
铜包钢（CS）
复合
659
铜包钢（CSD）
铝包钢（TA）
热浸涂
连续挤压
398
349
80
46.5
二、接触线用铜及铜合金
2.小规模试验阶段的铜合金接触线
铜铬锆（PHC)：
铜铬锆接触线具有良好导电性,50～78%IACS；
1）时速：200～250km;里程：4343km 2）时速：300～350km;里程：5457km
一、高速铁路对接触线的要求
3. 技术要求
随着铁路电气化的高速发展，铁路运输一再提速，对于电气 化铁路用接触线性能要求越来越高。接触线长期接受一定的张力， 悬挂在铁路线路的上方，通过与电力机车受电弓滑板接触摩擦， 向电力机车传输电流。其工作状态可知，对接触线有着不限于一 般导体的技术要求
BT / T 2809-2005
0.08～ 0.12
— — —
铜镁合金 余量 [ω (Mg)=0.2%] 铜镁合金 余量 [ω (Mg)=0.5%] 铜锡合金 余量
注：铜类中，无氧铜的铜含量为99.95%，氧含量≦0.0030%
一、高速铁路对接触线的要求
机械性能要求
拉断力KN不小于
型号
抗拉强度 MPa不小于
二、接触线用铜及铜合金
铜银（CTA、CTHA）： 铜银合金（CTA、CTHA）接触线具有良好导电性96.5%IACS； 机械强度，为350MPa.110m2拉断力仅为38.85KN；
工作温度:150℃，载流量可提高13～26%；
抗高温软化性能：软化后降低4～6%；延伸率提高0.7～1.2%。 可用于300KM/H以下的高速铁路。
二、接触线用铜及铜合金
铜镁CuMg0.2-0.5（CTM、CTMH）： 铜镁（CTM、CTMH）接触线具有良好导电性,62～77%IACS； 机械强度，为420～490MPa.120m2拉断力为57～59KN；
工作温度:150℃，载流量可提高13～26%；
抗高温软化性能：软化后降低11.4%；延伸率提高5.4%。 可用于300KM/H以上的高速铁路。
高速铁路接触线用铜及铜合金 加工技术
钟 毅
2009年7月27日
一、高速铁路对接触线的要求
1.接触线的概念
接触线是一种传输电力的裸线电缆, 广泛应用于铁路、公交、 矿山、冶金等行业。 其中电气化铁路用量最大、而高速铁路电气化对接触线技术 和质量要求最高。
一、高速铁路对接触线的要求
2.“十一五”期间高速铁路对接触线的需求量