一種高強度銅合金板帶的制備方法技術

本發明專利技術公開了一種高強度銅合金板帶的制備方法，銅合金為Cu

【技術實現步驟摘要】
一種高強度銅合金板帶的制備方法


[0001]本專利技術涉及有色金屬合金
，具體是涉及一種高強度銅合金板帶的制備方法。

技術介紹

[0002]隨著我國電器工業的飛速發展，傳統的銅合金的強度及其導電性能都已不能滿足當下的工業需求，隨著高新技術產業的發展，對銅及銅合金的綜合性能提出更高的要求，一些高性能銅合金由此被開發出來，也就是所說的高強高導銅合金，即銅合金的強度與導電率均處于較高水平，此類銅合金多被應用于制作引線框架、接觸導線、磁場導體等電氣工業中。
[0003]現階段銅合金大致有沉淀型強化系列以及彌散強化銅合金兩個系列，沉淀型強化系列是經由固溶加上時效處理后通過使其固溶體析出強化相進而提升了合金的強度及其導電性，但是使用這種方法對合金進行時效處理時很難使合金的強度和導電率達到均衡，并且其制作工藝多數較為復雜，對制作設備的要求也比較高；彌散強化銅合金則是經由向Cu基體中加入陶瓷顆粒以增加基體性能，在向Cu基體中添加陶瓷顆粒時往往會出現錯誤選擇了強化相而導致合金材料的組織以及性能都受到損害，因此現需要一種高強度銅合金板帶的制備方法。

技術實現思路

[0004]為解決上述技術問題，本專利技術提供了一種高強度銅合金板帶的制備方法。
[0005]本專利技術的技術方案是：一種高強度銅合金板帶的制備方法，其特征在于，所述銅合金板帶按質量百分比計，由以下金屬元素組成：Co：0.5
?
2.0％、Cr：0.3
?
1.2％、Si：0.2
?
0.8％、Zr：0.03～0.16％，余量為Cu；
[0006]制備方法主要包括以下步驟：
[0007]S1、熔煉：將配好的原料進行裝爐，其中Co、Si、Cr、Zr元素均以中間合金的方式加入，Cu元素以電解銅板的形式加入，將熔爐進行階段升溫，待原材料完全熔化后出爐；
[0008]S2、鑄造：將步驟S1中制得的合金液體澆入至結晶器中，以40～60mm/min的速度進行鑄造：
[0009]S3、熱軋：將步驟S2中制得的鑄錠放入電阻爐中，將電阻爐從室溫升溫至950～1000℃后保持2～4h后進行熱軋，所述熱軋的初軋溫度為930℃，終軋溫度為770℃，且所述熱軋的道次數目為7道次，在熱軋完成后進行空心打卷：
[0010]S4、固溶：將步驟S3中得到的熱軋坯料放入電阻爐中，將電阻爐從室溫升溫至1000℃后保溫2h，接著將熱軋坯料用水冷冷卻至室溫；
[0011]S5、銑面：將步驟S4中得到的固溶坯料放入開卷機進行開卷，接著使用雙面銑削設備對開卷后的固溶坯料進行上下銑面，單面銑削的厚度均為0.5～1mm；
[0012]S6、初軋：將步驟S5中銑面后的坯料放入四輥可逆初軋機中，在室溫下進行7道次
可逆軋制；
[0013]S7、初次退火：將步驟S6中初軋后得到的板帶放入鐘罩退火爐中，充入氬氣保護，從室溫升溫至450～550℃后保溫4～5h，接著隨爐降溫至40℃后進行出爐；
[0014]S8、精軋：將步驟S7中初次退火后的板帶放入四輥可逆精軋機中，在室溫下進行7道次可逆軋制；
[0015]S9、二次退火：將步驟S7中精軋后得到的板帶放入鐘罩退火爐中，充入氬氣保護，從室溫升溫至350～450℃后保溫4～5h，接著隨爐降溫至40℃后進行出爐，得到最終成品。
[0016]說明：上述銅合金板帶通過添加Co、Cr、Si、Zr元素，可有效提高銅合金板帶的導電率、抗拉伸強度以及硬度，使銅合金板帶的導電率≥65％IACS、抗拉伸強度≥650MPa、硬度≥190HV，通過添加Co、Cr、Si、Zr元素不僅可以保證銅合金材料的組織以及性能不受到影響，并且還提高了銅合金材料的使用壽命，通過上述方法制作出的銅合金板帶，不僅可以使銅合金板帶的強度和導電率達到均衡，并且制作工藝相對簡單，對制作設備的要求也不高，不僅節省了制造成本，并且保證了成品的質量。
[0017]進一步地，所述銅合金中Co與Si的原子比為2:1，質量比為4:1。
[0018]說明：上述銅合金經過組合變形熱處理后，組織中會析出彌散分布的單質Cr、Cu3Zr、Co2Si強化相，使Co與Si的原子比為2:1，質量比為4:1，可以保證合金中的Co以及Si元素盡可能多的以Co2Si相形式存在。
[0019]進一步地，步驟S1中階段升溫方法為：先從室溫以10～20℃/min的速率升溫至1200℃，接著將熔爐溫度從1200℃以5～10℃/min的速率升溫至1400℃后保溫1h。
[0020]說明：一般合金在熔化時往往是直接將熔爐的溫度提升至一個較高的溫度，這樣子長時間處于一個過高溫度可更會使合金出現過燒現象，并且過快的升溫速率會導致金屬晶體內部無規則化從而影響金屬的性能，上述方法通過階段升溫的方式，可以保證各原材料更好的熔化，通過在各個溫度保溫一段時間可使各熔點的原材料充分熔化，通過緩慢升溫的方式，可避免在熔化的過程中升溫速率過快導致金屬晶體內部無規則化從而影響金屬的性能。
[0021]進一步地，步驟S1中在Co、Si、Cr、Zr、Cu均完全熔化后加入占原料0.05％的脫氧劑進行脫氧。
[0022]說明：在熔化的過程中加入脫氧劑可有效降低銅合金中的含氧量，銅合金中含氧量過高時會導致銅合金的塑性和導電性出現明顯的降低，因此加入脫氧劑可以提高銅合金板帶的塑性和導電性。
[0023]進一步地，所述脫氧劑為銅硼合金，所述銅硼合金中，按重量百分比計，硼的含量為10％，余量為銅。
[0024]說明：選用銅硼合金作為脫氧劑，即可以保證銅合金板帶中不會出現過多雜質，并且可以有效降低銅合金板帶中的氣孔率，并且微量的硼即可顯著地提高銅材的強度和耐腐蝕性，選用銅硼合金可使銅合金板帶的含氧率降低至20ppm以下，并且銅硼合金脫氧的產物為B2O3、2Cu2O
·
B2O3，這些脫氧產物密度小、熔點低，在合金溶液中呈球狀液體，很容易聚集上浮，容易去除，對合金溶液基本無污染。
[0025]進一步地，所述脫氧劑為為改性銅硼合金，所述改性硼銅合金按質量百分比計，由以下元素組成：C：0.5～1％、Ca：5～8％、B：13～17％，余量為Cu；
[0026]所述改性銅硼合金的制備方法為：
[0027]S1、將電解銅與鎂錠放入熔爐中，將熔爐升溫至1050℃后保持15min，待電解銅與鎂錠完全熔化混合后出爐進行澆筑，待銅鎂合金冷卻凝固后取出；
[0028]S2、將步驟S1中制得的銅鎂合金放入粉碎機中粉碎至直徑1～2mm的粉末，接著將相同粒徑的硼酐與銅鎂合金按質量比1:1.5加入至熔爐中，將熔爐升溫至1400℃后保溫十分鐘，待硼酐與銅鎂合金完全熔化并混合均勻后形成銅硼合金；
[0029]S3、將步驟S2中制得的銅硼合金放入碳質爐襯的熔爐中，將熔爐加熱至1100℃后保持15min，待銅硼合金完全熔化后，向熔爐內加入與銅硼合金質量比0.2:1的氧化鈣，接著將熔爐升溫至2600℃，待氧本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種高強度銅合金板帶的制備方法，其特征在于，所述銅合金板帶按質量百分比計，由以下金屬元素組成：Co：0.5
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2.0％、Cr：0.3
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1.2％、Si：0.2
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0.8％、Zr：0.03～0.16％，余量為Cu；制備方法主要包括以下步驟：S1、熔煉：將配好的原料進行裝爐，其中Co、Si、Cr、Zr元素均以中間合金的方式加入，Cu元素以電解銅板的形式加入，將熔爐進行階段升溫，待原材料完全熔化后出爐；S2、鑄造：將步驟S1中制得的合金液體澆入至結晶器中，以40～60mm/min的速度進行鑄造：S3、熱軋：將步驟S2中制得的鑄錠放入電阻爐中，將電阻爐從室溫升溫至950～1000℃后保持2～4h后進行熱軋，所述熱軋的初軋溫度為930℃，終軋溫度為770℃，且所述熱軋的道次數目為7道次，在熱軋完成后進行空心打卷：S4、固溶：將步驟S3中得到的熱軋坯料放入電阻爐中，將電阻爐從室溫升溫至1000℃后保溫2h，接著將熱軋坯料用水冷冷卻至室溫；S5、銑面：將步驟S4中得到的固溶坯料放入開卷機進行開卷，接著使用雙面銑削設備對開卷后的固溶坯料進行上下銑面，單面銑削的厚度均為0.5～1mm；S6、初軋：將步驟S5中銑面后的坯料放入四輥可逆初軋機中，在室溫下進行7道次可逆軋制；S7、初次退火：將步驟S6中初軋后得到的板帶放入鐘罩退火爐中，充入氬氣保護，從室溫升溫至450～550℃后保溫4～5h，接著隨爐降溫至40℃后進行出爐；S8、精軋：將步驟S7中初次退火后的板帶放入四輥可逆精軋機中，在室溫下進行7道次可逆軋制；S9、二次退火：將步驟S7中精軋后得到的板帶放入鐘罩退火爐中，充入氬氣保護，從室溫升溫至350～450℃后保溫4～5h，接著隨爐降溫至40℃后進行出爐，得到最終成品。2.根據權利要求1所述一種高強度銅合金板帶的制備方法，其特征在于，所述銅合金中Co與Si的原子比為2:1，質量比為4:1。3.根據權利要求1所述一種高強度銅合金板帶的制備方法，其特征在于，步驟...

【專利技術屬性】
技術研發人員：田東松，高斌，王朝陽，賀猛，孫君鵬，劉向東，周斌，黃尚成，唐麗尖，
申請(專利權)人：陜西斯瑞扶風先進銅合金有限公司，
類型：發明
國別省市：