Cn89/Al5/Zn5/Sn1銅合金（荷蘭金）
電導(dǎo)性的工藝控制
Dr- Ing. In Dal Kim
韓國(guó) 釜山造幣廠
1． 研究的目的
在銅合金中有許多種合金主要被用作制造硬幣的材料，如銅-鎳合金，銅-鋅合金，銅-鋅-鎳合金，銅-鋁-鎳合金。
早在九十年代初，銅-鋅-鋁-錫合金被Outokumpu銅業(yè)公司研制成功，并被用作制造歐元的材料。
為了辨別硬幣在自動(dòng)售貨機(jī)里的真?zhèn)?，檢查這種合金的電導(dǎo)性是一種有效的重要特性。
在我們的研究中發(fā)現(xiàn)，一些參數(shù)如化學(xué)成分、材料的退火條件，在制造硬幣坯餅過(guò)程中對(duì)控制硬幣坯餅的電導(dǎo)性都有著重要的影響。
2. 結(jié)論
(1) 在鑄造狀態(tài)，其電導(dǎo)性在相當(dāng)大的程度上受鐵和鎳含量變化的影響。而鋅含量在4.8~5.2%、錫含量在0.8~1.0%時(shí)對(duì)材料的電導(dǎo)性沒(méi)有明顯的影響。
(2) 現(xiàn)在我們用多元線性回歸分析方法來(lái)描述了鋁、鋅、錫、鐵和鎳含量對(duì)鑄造材料電導(dǎo)性的影響。
模型方程公式相關(guān)系數(shù)指出了材料在制造過(guò)程中電導(dǎo)性在99.5%時(shí)的變化情況。
退火 % IACS □A-□(wt%鋅×B)□(wt%鐵×C)
□(wt%錫×D)□(wt%鎳×E)
□(wt%鋁×F)□
A: 常數(shù)/B, C, D, E, F: 與每個(gè)元素有關(guān)的系數(shù)。
(3) 硬幣坯餅在完全退火后, 材料的電導(dǎo)性是和多元線性回歸模型方程分析結(jié)果是相同的。(請(qǐng)參閱圖 2)
(4) 硬幣坯餅的電導(dǎo)性是與前面講述的鑄錠電導(dǎo)性是接近的。因?yàn)橛矌排黠炛圃煺呱a(chǎn)工藝的不同，坯餅電導(dǎo)性與多元線性回歸分析結(jié)果會(huì)有所不同，因此鑄造材料的電導(dǎo)性應(yīng)該通過(guò)規(guī)定數(shù)值再加上硬幣坯餅生產(chǎn)時(shí)的偏差數(shù)值來(lái)加以調(diào)整。
3．試驗(yàn)條件
3-1．鑄造材料的化學(xué)成分和電導(dǎo)性的關(guān)系
(1) 過(guò)程
鑄造 分析 試驗(yàn)
配料
↓
熔化 → 鑄坯 測(cè)試方法按
MDWG 標(biāo)準(zhǔn)
↓ ↓
化學(xué)成分分析 是
按X-熒光法 → 導(dǎo)電性
(% IACS)
澆鑄 是 ↓
(2) 電導(dǎo)性和化學(xué)成分
樣 本
樣 本 的 化 學(xué) 成 分 (重量%)
鑄坯的電導(dǎo)性(%IACS)
預(yù) 測(cè)
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
由以上數(shù)據(jù)得出下列多元線性回歸分析公式.
鑄坯 % IACS □A-□(wt%鋅×B)□(wt%鐵×C)
□(wt%錫×D)□(wt%鎳×E)
□(wt%鋁×F)□
A: 常數(shù)/B, C, D, E, F: 與每個(gè)元素有關(guān)的系數(shù)。
這個(gè)公式指出了鐵、鎳、鋁、錫和鋅元素對(duì)鑄坯電導(dǎo)性的影響。
上面公式的計(jì)算結(jié)果是與在實(shí)驗(yàn)室中退火后硬幣坯餅的電導(dǎo)性是相符合的, 但是與真正的大生產(chǎn)是有一些差異的。(見圖2)
3-2. 生產(chǎn)過(guò)程中電導(dǎo)性的變化
(1) 過(guò)程
我們?cè)谏a(chǎn)線上抽取了三個(gè)試驗(yàn)樣本，并且在熱軋和冷軋后對(duì)每一個(gè)樣本進(jìn)行取樣分析，檢查樣品在精軋過(guò)程中不同壓下道次對(duì)電導(dǎo)性變化的影響。
(2) 電導(dǎo)性變化和卷帶材的厚度
□ 樣本A
■ 樣本B
▲ 樣本 C
16.6 _______________________________________________________
16.4 _______________________________________________________
16.2 _______________________________________________________
16.0 _______________________________________________________
15.8 _______________________________________________________
15.6 _______________________________________________________
15.4 _______________________________________________________
電 15.2 _______________________________________________________
導(dǎo) 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
圖 1
(3) 檢測(cè)程序
每個(gè)工藝過(guò)程的電導(dǎo)性
工藝過(guò)程 樣本 尺 寸
鑄造 ● 板材尺寸：厚160×寬630mm
熱軋 ● 厚：11.5mm
粗軋 ● 厚：8mm
均熱處理 ● 保溫爐
精軋 ● 厚：1.905mm
坯餅退火 ● 坯餅退火爐
化學(xué)成分和電導(dǎo)性的變化關(guān)系
項(xiàng) 目
化 學(xué) 成 分 (重量) %
銅
鋁
錫
鋅
鐵
鎳
鉻
錳
樣 本 A
88.82
5.02
0.906
5.05
0.0255
0.0850
0.001
0.0053
樣 本 B
88.95
5.01
0.914
4.96
0.0301
0.1105
0.001
0.0051
樣 本 C
88.68
5.11
0.988
5.11
0.0432
0.040
0.001
0.0044
項(xiàng) 目
電導(dǎo)性
鑄 態(tài)
(%IACS)
預(yù) 測(cè)
d
%IACS
條片退火狀態(tài)
退火后坯餅
電導(dǎo)性
在線圈中
(%IACS)
硬 度
(Hv30kg)
電導(dǎo)性
在線圈中
(%IACS)
硬 度
(Hv30kg)
樣 本 A
16.47
16.34
16.27
80
16.29
56
樣 本 B
16.34
16.25
16.26
70
16.29
67
樣 本 C
16.10
15.89
15.96
73
16.02
69
備注： 化學(xué)成分采用X-熒光儀檢測(cè)
電導(dǎo)性按照測(cè)試程序中Σ值取得
(4) 測(cè)試結(jié)果
------ 采取化學(xué)含量多元線性回歸公式分析鑄坯的電導(dǎo)性受到條件和雜質(zhì)含量的影響。
------ 因此與鐵和鎳元素高的電導(dǎo)性有關(guān)。
3-3 硬幣坯餅在不同退火條件下的電導(dǎo)性
(1) 過(guò)程
為了分析大批量生產(chǎn)中與實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)兩者之間電導(dǎo)性的不同，我們對(duì)退火后的硬幣坯餅電導(dǎo)性進(jìn)行了檢測(cè)。
(2) 檢測(cè)硬幣坯餅的電導(dǎo)性
16.70 ______________________________________________________
16.60 ______________________________________________________
電 16.50 ______________________________________________________
導(dǎo) 16.40 ______________________________________________________
性 16.30 ______________________________________________________
16.20 ______________________________________________________
16.10 ______________________________________________________
16.00 ______________________________________________________
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
樣本號(hào)
----- 預(yù)測(cè)電導(dǎo)性
----- 硬幣坯餅
----- 退火后硬幣坯餅
化學(xué)成分與電導(dǎo)性
樣本號(hào)
化 學(xué) 成 分，wt %
E 電 導(dǎo) 性 % IACS
鋅
鉛
鐵
錫
鎳
錳
鋁
硬幣坯餅
退火坯餅
預(yù)測(cè)
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
* 實(shí)驗(yàn)室退火條件：700□×2小時(shí)
* 樣本規(guī)格：Φ23.87mm×厚度2.13mm
------ 在實(shí)際大生產(chǎn)中，由于硬幣坯餅在高溫下進(jìn)行快速退火，因此坯餅無(wú)法實(shí)現(xiàn)相同的條件。但是在實(shí)驗(yàn)室里，坯餅長(zhǎng)時(shí)間退火后的電導(dǎo)性幾乎和公式計(jì)算的結(jié)果很接近。
------ 因此，硬幣坯餅在完全退火后，大生產(chǎn)和實(shí)驗(yàn)室的電導(dǎo)性會(huì)出現(xiàn)一些偏差值，鑄造過(guò)程中在控制電導(dǎo)性時(shí)應(yīng)該考慮到這一偏差值。
【翻譯】章 軍
2001年2月26日
