中国澳门一川吴宗霖:电导性的工艺控制

Cn89/Al5/Zn5/Sn1铜合金（荷兰金）
电导性的工艺控制
Dr- Ing. In  Dal  Kim
韩国   釜山造币厂
1． 研究的目的
在铜合金中有许多种合金主要被用作制造硬币的材料，如铜-镍合金，铜-锌合金，铜-锌-镍合金，铜-铝-镍合金。
早在九十年代初，铜-锌-铝-锡合金被Outokumpu铜业公司研制成功，并被用作制造欧元的材料。
为了辨别硬币在自动售货机里的真伪，检查这种合金的电导性是一种有效的重要特性。
在我们的研究中发现，一些参数如化学成分、材料的退火条件，在制造硬币坯饼过程中对控制硬币坯饼的电导性都有着重要的影响。
2.  结论
(1) 在铸造状态，其电导性在相当大的程度上受铁和镍含量变化的影响。而锌含量在4.8~5.2%、锡含量在0.8~1.0%时对材料的电导性没有明显的影响。
(2) 现在我们用多元线性回归分析方法来描述了铝、锌、锡、铁和镍含量对铸造材料电导性的影响。
模型方程公式相关系数指出了材料在制造过程中电导性在99.5%时的变化情况。
退火 % IACS   □A-□(wt%锌×B)□(wt%铁×C)
□(wt%锡×D)□(wt%镍×E)
□(wt%铝×F)□
A: 常数/B, C, D, E,  F: 与每个元素有关的系数。
(3) 硬币坯饼在完全退火后, 材料的电导性是和多元线性回归模型方程分析结果是相同的。(请参阅图 2)
(4) 硬币坯饼的电导性是与前面讲述的铸锭电导性是接近的。因为硬币坯饼制造者生产工艺的不同，坯饼电导性与多元线性回归分析结果会有所不同，因此铸造材料的电导性应该通过规定数值再加上硬币坯饼生产时的偏差数值来加以调整。
3．试验条件
3-1．铸造材料的化学成分和电导性的关系
(1) 过程
铸造                分析                  试验
配料
↓
熔化              → 铸坯               测试方法按
MDWG 标准
↓                  ↓
化学成分分析     是
按X-荧光法      →     导电性
(% IACS)
浇铸                             是        ↓
(2) 电导性和化学成分
样 本
样 本 的 化 学 成 分 (重量%)
铸坯的电导性(%IACS)
预  测
IACS
Cu
Zn
Al
Sn
Ni
Fe
A
88.71
5.08
4.96
1.101
0.0914
0.0308
16.15
16.15
B
88.96
4.97
4.93
0.912
0.1660
0.0275
16.28
16.30
C
89.02
5.04
4.84
0.926
0.1103
0.0315
16.34
16.34
D
89.07
5.00
4.92
0.886
0.0608
0.0315
16.37
16.38
E
89.09
5.00
4.90
0.860
0.1030
0.0297
16.40
16.40
F
88.88
5.05
4.93
0.971
0.1172
0.0223
16.44
16.45
G
88.87
5.07
4.94
0.886
0.1893
0.0177
16.50
16.51
H
89.02
5.01
4.89
0.930
0.0963
0.0219
16.56
16.55
由以上数据得出下列多元线性回归分析公式.
铸坯 %  IACS   □A-□(wt%锌×B)□(wt%铁×C)
□(wt%锡×D)□(wt%镍×E)
□(wt%铝×F)□
A: 常数/B, C, D, E,  F: 与每个元素有关的系数。
这个公式指出了铁、镍、铝、锡和锌元素对铸坯电导性的影响。
上面公式的计算结果是与在实验室中退火后硬币坯饼的电导性是相符合的, 但是与真正的大生产是有一些差异的。(见图2)
3-2. 生产过程中电导性的变化
(1) 过程
我们在生产线上抽取了三个试验样本，并且在热轧和冷轧后对每一个样本进行取样分析，检查样品在精轧过程中不同压下道次对电导性变化的影响。
(2) 电导性变化和卷带材的厚度
□ 样本A
■ 样本B
▲ 样本 C
16.6 _______________________________________________________
16.4 _______________________________________________________
16.2 _______________________________________________________
16.0 _______________________________________________________
15.8 _______________________________________________________
15.6 _______________________________________________________
15.4 _______________________________________________________
电 15.2 _______________________________________________________
导 15.0 _______________________________________________________
性 15.0 _______________________________________________________
14.8 _______________________________________________________
14.6 _______________________________________________________
14.4 _______________________________________________________
14.2 _______________________________________________________
14.0 _______________________________________________________
Slab       10mm       8.2mm       8.2mm       1.905mm     1.905mm
图   1
(3) 检测程序
每个工艺过程的电导性
工艺过程           样本                    尺  寸
铸造              ●           板材尺寸：厚160×宽630mm
热轧              ●                      厚：11.5mm
粗轧              ●                      厚：8mm
均热处理            ●                      保温炉
精轧              ●                      厚：1.905mm
坯饼退火            ●                      坯饼退火炉
化学成分和电导性的变化关系
项  目
化  学  成  分  (重量) %
铜
铝
锡
锌
铁
镍
铬
锰
样 本 A
88.82
5.02
0.906
5.05
0.0255
0.0850
0.001
0.0053
样 本 B
88.95
5.01
0.914
4.96
0.0301
0.1105
0.001
0.0051
样 本 C
88.68
5.11
0.988
5.11
0.0432
0.040
0.001
0.0044
项  目
电导性
铸  态
(%IACS)
预   测
d
%IACS
条片退火状态
退火后坯饼
电导性
在线圈中
(%IACS)
硬  度
(Hv30kg)
电导性
在线圈中
(%IACS)
硬  度
(Hv30kg)
样 本 A
16.47
16.34
16.27
80
16.29
56
样 本 B
16.34
16.25
16.26
70
16.29
67
样 本 C
16.10
15.89
15.96
73
16.02
69
备注： 化学成分采用X-荧光仪检测
电导性按照测试程序中Σ值取得
(4) 测试结果
------  采取化学含量多元线性回归公式分析铸坯的电导性受到条件和杂质含量的影响。
------  因此与铁和镍元素高的电导性有关。
3-3  硬币坯饼在不同退火条件下的电导性
(1) 过程
为了分析大批量生产中与实验室试验两者之间电导性的不同，我们对退火后的硬币坯饼电导性进行了检测。
(2) 检测硬币坯饼的电导性
16.70 ______________________________________________________
16.60 ______________________________________________________
电 16.50 ______________________________________________________
导 16.40 ______________________________________________________
性 16.30 ______________________________________________________
16.20 ______________________________________________________
16.10 ______________________________________________________
16.00 ______________________________________________________
1      2      3      4      5      6      7      8      9      10
样本号
-----  预测电导性
-----  硬币坯饼
-----  退火后硬币坯饼
化学成分与电导性
样本号
化 学 成 分，wt %
E  电 导 性 % IACS
锌
铅
铁
锡
镍
锰
铝
硬币坯饼
退火坯饼
预测
硬度
HV30kg
1
5.21
0.0028
0.0237
0.971
0.1060
0.0062
4.99
16.07
16.35
16.37
68
2
5.22
0.0029
0.0238
0.977
0.1060
0.0061
5.01
16.09
16.34
16.35
66
3
5.24
0.0029
0.0234
0.976
0.1070
0.0064
5.02
16.10
16.34
16.35
69
4
5.39
0.0030
0.0135
0.997
0.0456
0.0077
5.09
16.15
16.47
16.59
69
5
5.08
0.0028
0.0232
0.965
0.1040
0.0062
4.98
16.15
16.36
16.40
68
6
5.26
0.0027
0.0156
0.989
0.0504
0.0067
5.04
16.37
16.56
16.59
70
7
5.40
0.0027
0.0159
1.000
0.0677
0.0065
5.04
16.42
16.51
16.54
69
8
5.32
0.0029
0.0158
0.993
0.0675
0.0063
5.06
16.42
16.54
16.54
67
9
5.31
0.0028
0.0160
0.987
0.0666
0.0063
5.03
16.44
16.50
16.56
69
10
5.19
0.0027
0.0163
0.976
0.0605
0.0066
4.94
16.51
16.65
16.65
68
* 实验室退火条件：700□×2小时
* 样本规格：Φ23.87mm×厚度2.13mm
------  在实际大生产中，由于硬币坯饼在高温下进行快速退火，因此坯饼无法实现相同的条件。但是在实验室里，坯饼长时间退火后的电导性几乎和公式计算的结果很接近。
------  因此，硬币坯饼在完全退火后，大生产和实验室的电导性会出现一些偏差值，铸造过程中在控制电导性时应该考虑到这一偏差值。
【翻译】章  军
2001年2月26日