[发明专利]一种铜镍系精密电阻合金箔材及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有电阻疲劳累积性能的精密电阻合金箔材及制备方法，特别是指一种铜镍系精密电阻合金箔材及制备方法，主要应用于桥梁疲劳寿命计敏感栅。属于属于电阻传感器制造技术领域。

技术背景

国外1966年出现了报道疲劳寿命计的研究的，立即引起了极大的关注。Darrell R.Harting在文中重点介绍了电阻随疲劳历程自动累积——这一疲劳寿命计的固有特性。

1972年，Rober S.Horne和Oscar L.Freyre在他们的研究报告中介绍了用特殊退火康铜箔制成的疲劳寿命计的电阻疲劳累积性能、应变倍增器的构造以及标定寿命计电阻疲劳累积性能曲线的实验方法，包括测试设备、测试流程、荷载控制方法等。

1975年，P.Charsley和B.A.Robins对由不同的合金成分、制备工艺的铜镍合金箔、纯铜箔制成的应变计进行大量的疲劳实验，分别从理论和实验说明了集聚体的作用，解释了在疲劳加载作用下电阻变化的机理，但寿命计具体制作方法、加工工艺并没有公布。

美国波音公司首先研制成功S-N疲劳寿命计并应用于航空航天结构的疲劳监测，1976年美国微测量公司曾在其产品目录中出现过S-N疲劳寿命计的介绍，但是对于疲劳寿命计中的关键技术极端保密，能见到的也只是一页纸类似于产品介绍的东西。

在我们国内，上世纪80年代后期，由南京航空航天大学、629所、上海有色金属研究所、航天工业部702所等单位合作研制了箔式疲劳寿命计由于此种传感器主要应用于国内军事、航空航天等敏感领域，其合金组分、熔炼方法、压力加工工艺和热处理制度等完整制备过程无从知晓。

总之，现有的疲劳寿命传感元件是考虑专用于航空航天领域特定的使用对象，而该对象在结构材料、构造形式、工作特性上与桥梁结构存在显著差异。目前土木工程领域的疲劳寿命计应用研究尚处于初级阶段，大部分工作集中在对现有疲劳寿命计的电阻变化性能测试、讨论用电阻变化特性表征结构疲劳累积方法的研究。因此，研制一种新型的、基于桥梁疲劳寿命计的、适用于特大型桥梁关键构件疲劳累积损伤监测的技术与装备具有重大理论价值与实践意义。

现有的用于疲劳寿命计敏感栅的精密合金箔材，其厚度一般在0.005～0.006mm之间，具体制备工艺保密。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工艺方法简单、操作方便、制备的箔片厚度达到0.005mm、能满足桥梁疲劳寿命计敏感栅使用要求的铜镍系精密电阻合金箔材及制备方法。

本发明一种铜镍系精密电阻合金箔材，由下述组分按重量百分比组成：Ni：40～48％，Mn：1.4％～1.8％，Fe：0.1％～0.3％，Si：0.3％，余量为Cu。

本发明一种铜镍系精密电阻合金箔材的制备方法，包括下述步骤：

第一步：均匀化处理

按设计成分，取铜镍系精密电阻合金铸锭，加热至1050～1150℃，保温3～4个小时，随炉冷却；

第二步：热锻

将第一步所得铸锭加热至1000～1050℃，热锻成锭胚；

第三步：铣面

将第二步所得锭胚的每个表面进行铣削加工，铣削厚度为2.5～5mm/面；除去加热及热锻过程中产生的表面氧化、压痕及氧化皮压入、表面裂纹等缺陷；

第四步：热轧

将第三步所得锭胚加热至1050～1130℃，热轧至厚度为2～3mm的板胚；轧制工艺为：开轧温度大于等于1020℃；终轧温度850～750℃；道次变形量为65～85％；

第五步：酸洗

将第四步所得板胚酸洗5～30分钟后，依次用冷水、热水清洗，然后采用压缩空气吹干，除表面氧化皮；所述酸洗液有下述组分按重量百分比组成：

浓度为98％的H₂SO₄   7～15％

浓度为65％的HNO₃    3～10％，余量为H₂O；

第六步：冷轧

将第五步酸洗后的板胚，常温下粗轧成厚度为1mm的板胚；道次变形量为65～85％；

然后中轧至厚度0.25mm的带钢；道次变形量为65～85％；

最后精轧至厚度为0.005mm的成品箔材；

第七步：成品退火

将第六步精轧后所得成品箔材于500～600℃，保温时间4～6小时随炉冷却退火。

本发明一种铜镍系精密电阻合金箔材的制备方法中，所述热轧在2辊轧机上进行。