基于自蔓延熔铸法制备铜铬合金的新技术

一、项目简介、特点与技术指标

铜铬合金触头材料是高电压、大容量真空开关的理想高性能触头材料。然而，获得高性能触头材料的关键在于其合理的制备工艺和设备。目前，粉末冶金法因其固有原因，制备的铜铬合金触头材料的电性能较差；真空熔渗法则存在成品率低和成本高的缺陷；真空自耗电弧炉法的设备复杂且没有知识产权，生产成本过高。铜铬合金属于难混溶合金，是一类非常重要的合金系。为了降低生产成本、提高产品性能和成品率，课题组在国家自然科学基金的资助下提出：以氧化物为原料，基于自蔓延熔铸法直接获得铜铬合金的新工艺路线。

目前，通过自蔓延熔铸的研究，已获得了ф70×300的合金铸锭。该工艺包括三个步骤：

1. 用铝热法获得互溶的高温熔体；
2. 用冶金（电磁铸造）方法和快冷技术处理熔体，将铜铬合金高温下的互溶状态尽可能地保留下来，从而获得无宏观偏析、无缺陷、显微组织均匀的材料；
3. 应用重熔技术消除气孔和夹杂，精炼铜铬合金。采用该工艺可以制备CuCr25-CuCr50系列合金，突破了CuCr25低铬含量合金难于制备的工艺原理局限，成功制备出CuCr25合金，并实现了传统制备工艺难以实现的大尺寸CuCr合金铸锭的制备。

目前，该技术已申请国家发明专利2项，其中已授权1项。

1. 专利名称：铝热还原-电磁铸造法制备铜铬合金 专利号：ZL200510047309.7 发明人：张廷安、豆志河、杨欢、赫冀成

2. 专利名称：自蔓延熔铸-电渣重熔制备CuCr合金触头材料的方法 申请号：200710011613.5 完成人：张廷安、豆志河、牛丽萍、赫冀成，蒋孝丽

二、项目的完成程度

目前，已完成实验室放大试验，能够直接制备出ф60-80×300的大尺寸铜铬合金铸锭，同时自行研发设计有铝热还原-电磁铸造一体化设备样机，具备产业化水平和独立知识产权，因此该项目不存在工业放大问题。

三、应用范围

随着我国国民经济的迅速发展，尤其是国家西部大开发和振兴东北老工业基地的需要，对能源的需求急剧增加，电厂、电站不断增建（如长江三峡、黄河小浪底）。预计到2010年，我国发电总容量将翻一番。因此，铜铬合金作为电力能源输送中的关键材料，其需求量势必增加。市场前景和经济效益十分看好。同时，该技术的研发和转化可带动一个行业的发展，具有明显的社会经济效益。国内该类产品几乎都依赖进口，我国缺乏独立的知识产权。本技术的推广应用，将改变我国该类产品依赖进口的局面，同时可以出口国外，对提升我国铜铬合金产业技术水平将会起到极大的推动作用。

四、投产条件与经济效益预期

形成1万吨/年产能的示范生产线，项目总投资1500-2000万元；建设年产能为1.0-1.5万吨的自蔓延反应炉（包括循环水冷装置，液压工作站）1台套，电渣重熔设备1台套，辅助设备包括电极焊机、锻压设备，建设周期12-18个月。销售收入50~100亿元/年，利润10~200万元/年，投资回收期0.5~1年。

五、合作方式

该技术具有很好的研究基础，并且已完成实验室放大试验，工业化生产已不存在技术风险，可以采用技术转让或技术入股的形式进行合作开发。

一、项目简介、特点与技术指标 铜铬合金触头材料是高电压、大容量真空开关的理想的高性能触头材料，然而获得高性能触头材料的关键在于其合理的制备工艺和设备。目前，粉末冶金法由于其固有的原因其制备的铜铬合金触头材料的电性能差；真空熔渗法则存在的成品率低和成本高的缺陷；真空自耗电弧炉法的设备复杂且没有知识产权，生产成本过高。铜铬合金属属难混溶合金，难混溶合金是一类非常重要的合金系。了降低生产成本、提高产品性能和成品率，课题组在国家自然科学基金的资助下提出：以氧化物为原料，基于自蔓延熔铸法直接获得铜铬合金的新工艺路线。 目前，通过自蔓延熔铸的研究，已获得了ф70×300的合金铸锭。它包括三个步骤： ⑴用铝热法获得互溶的高温熔体； ⑵用冶金（电磁铸造）方法和快冷技术处理熔体，将铜铬合金高温下的互溶状态尽可能地保留下来，从而获得无宏观偏析、无缺陷、显微组织均匀的材料； ⑶应用重熔技术消除气孔和夹杂，精炼铜铬合金。而且采用该工艺可以制备CuCr25-CuCr50系列合金的制备，突破了CuCr25低铬含量合金难于制备的工艺原理局限，成功制备出CuCr25合金，而且实现了传统制备工艺难以实现的大尺寸CuCr合金铸锭的制备。 目前，该技术已申请国家发明专利2项，其中已授权1项。 1、专利名称：铝热还原-电磁铸造法制备铜铬合金 专利号：ZL200510047309.7 发明人：张廷安、豆志河、杨欢、赫冀成 2、专利名称：自蔓延熔铸-电渣重熔制备CuCr合金触头材料的方法 申请号：200710011613.5 完成人：张廷安、豆志河、牛丽萍、赫冀成，蒋孝丽 二、项目的完成程度 目前，已完成实验室放大试验，能够直接制备出ф60-80×300的大尺寸铜铬合金铸锭，同时自行研发设计有铝热还原-电磁铸造一体化设备样机，具备产业化水平和独立知识产权，因此该项目不存在着工业放大问题。 三、应用范围 目前，随着我国国民经济的迅速发展，尤其是国家西部大开发和振兴东北老工业基地的需要，对能源的需求急剧增加，电厂、电站不断增建（如长江三峡、黄河小浪底），预计到2010年我国发电总容量将翻一翻。因此，铜铬合金作为电力能源输送中的关键材料其需求量势必增加。市场前景和经济效益十分看好。同时，该技术的研发和转化可带动一个行业的发展，具有明显的社会经济效益。国内该类产品几乎都依赖进口，我国缺乏独立的知识产权。本技术的推广应用，将改变我国该类产品依靠进口的局面，同时可以出口国外，对提升我国铜铬合金产业技术水平将会起到极大的推动作用。 四、投产条件与经济效益预期 形成1万吨/a产能的示范生产线，项目总投资1500-2000万元；建设年产能为1.0-1.5万吨的自蔓延反应炉（包括循环水冷装置，液压工作站）1台套，电渣重熔设备1台套，辅助设备包括电极焊机、锻压设备，建设周期12-18个月。销售收入50~100亿元/a，利润10~200万元/a，投资回收期0.5~1年。 五、合作方式 该技术具有很好的研究基础，并且已完成实验室放大试验，工业化生产已不存在技术风险，可以采用技术转让或技术入股的性形式进行合作开发。