CN107604202B - 一种高性能磷青铜带及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高性能磷青铜带，它含有如下重量百分数的化学成分：Sn10.0～13.0%，Zn 0.1～0.65%，Ni 0.05～0.5%，Fe 0.1～0.5%，P 0.01～0.5%，RE 0.001‑0.02%，B 0.005～0.05%，其余为Cu。一种用于制备高性能磷青铜带的工艺方法，包括了如下步骤：a.按照质量百分比进行配料、投料、熔炼及铸造，b.预初轧，c.均匀化退火，d.铣面，e.粗轧，f.中间退火，g.酸洗，h.中轧，i.连续退火，j.精轧，k.酸洗，m.拉弯矫直，n.低温退火，o.分剪，p.包装入库。
Description
技术领域
本发明涉及有色金属加工技术领域，特别是涉及一种在高端弹性元件和电子元器件领域广泛使用的高锡磷青铜带材及短流程制备方法。
背景技术
锡磷青铜具有高的弹性、耐磨性、抗磁性、良好的冷热加工性能、焊接和钎焊性，尤其在大气和淡水中具有良好的耐腐蚀性能，可用于制作弹簧接触片、耐磨零件和抗磁元件等零部件，广泛的应用与无线电、电子、汽车、通信工业等领域。
电子、通讯及汽车行业处于高速发展阶段，对锡磷青铜带材的需求量剧增，与此同时弹性元器件朝着微、薄、高弹、复杂折弯成型性、耐磨损、耐腐蚀及耐应力松弛方向发展，尤其是抗拉强度大于1000MPa；同时要求材料具有一定的导电性能和抗应力松弛性能。因此，铜基弹性材料的发展趋势为高强高弹低应力松弛特性的合金。而现有的磷青铜合金普遍存在导电率偏低，仅为12-16%IACS，强度约为600-800MPa，难以满足智能化汽车、家居等材料的使用需求，而当强度提高至1000MPa以上时，其塑韧性较差，无法满足冲压成型性能，从而影响弹性材料的功能作用。传统的磷青铜合金具有优良的弹性及良好的抗应力松弛特性，又占据着弹性材料的半壁江山，因此，如何在磷青铜合金的基础上进行合金成分改性处理，获得抗拉强度大于1000MPa，综合性能优异的高性能高锡磷青铜合金材料，满足弹性元器件材料的使用需求和实现其产业化生产，具有重要的意义。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明旨在弥补现有磷青铜合金强度不足、折弯成型性能差等劣势，在传统磷青铜合金的基础上，添加少量的铁、镍、锌等微量元素，对显微组织结构进行改善，并优化磷青铜的制备工艺及方法，显著改善锡元素的偏析程度，提高合金的综合性能，以期得到一种高强高弹、折弯成型性能及抗应力松弛特性优异的复杂Cu-Sn-Fe-Ni-Zn-P合金。
为实现上述目的，本发明提供了如下的技术方案：
一种高性能磷青铜带，它含有如下重量百分数的化学成分：Sn10.0～13.0%，Zn0.1～0.65%，Ni 0.05～0.5%，Fe 0.1～0.5%，P 0.01～0.5%，RE 0.001-0.02%，B 0.005～0.05%，其余为Cu。
作为本发明的改进，它含有如下重量百分数的化学成分，Sn10.5～11.5%，Zn 0.1～0.35%，Ni 0.1～0.2%，Fe 0.1～0.2%，P 0.01～0.05%，RE 0.005-0.01%，B 0.015～0.03%，其余为Cu。
所添加合金元素的作用：
镍：铜镍合金无限固溶，镍元素具有细化晶粒和固溶强化的双重效果，有利于提高合金的力学性能。同时提高磷青铜合金的高温软化点。
锡：由于锡原子与铜原子半径相差较大，在铜合金中添加锡元素，能引起较大的晶格畸变，有效的阻碍位错的运动，提高合金的强度和弹性性能。另外，锡元素的添加能显著提高合金的耐腐蚀性能。
磷：微量的磷元素不仅可以起到除氧作用，还可以与铜形成铜磷化合物，提高合金的抗软化温度和抗应力松弛性能，但由于磷元素会恶化合金的导电特性，因此需严格控制合金中磷元素的含量；
锌：高强弹性元器件为增加其使用寿命和焊接性能，往往需表面进行镀锡处理，而微量的锌元素添加，可显著提高合金的表面润湿角和亲和力，既而显著增加镀层的可靠性及稳定性。
铁：铁元素能有效地调整合金晶粒组织大小，提高组织的均匀性，改善合金的耐应力腐蚀敏感性，尤其是铁、镍合金元素的同时加入，可显著缩小固液线的温度范围，改善锡元素的偏析情况，获得冶金质量良好的铸坯，并显著细化合金的晶粒，通过细化晶粒和改善锡偏析，可获得导电率优良的磷青铜合金。
硼：在合金熔炼过程中，添加适量的硼具有除气和脱氧作用，提高熔炼坯锭质量。同时，硼做为形核粒子，可以促进Sn元素与基体组织保持半共格晶面，阻碍位错扩展。但是，硼在铜中的溶解度极低，过量的硼容易在晶界聚集，产生加工脆性。
RE: 稀土合金元素在锡磷青铜合金中，主要起净化熔体，提高熔体的致密度和流动性，有利于消除铸造的疏松组织缺陷，提高熔体的质量。
铁、镍和稀土元素：三种元素的添加均可以主要起到细化晶粒大小，降低锡偏析程度的作用。当三种元素共同添加到合金中，由于三种元素之间存在元素间相互作用，能明显细化晶粒和改善锡偏析，其效果要优于添加两种合金元素，可获得综合质量优良的高锡磷青铜合金。
一种用于制备高性能磷青铜带的工艺方法，包括了如下步骤：a.按照质量百分比进行配料、投料、熔炼及铸造，b.预初轧，c.均匀化退火，d.铣面，e.粗轧，f.中间退火，g.酸洗，h.中轧，i.连续退火，j.精轧，k.酸洗，m.拉弯矫直，n.低温退火，o.分剪，p.包装入库。
作为本发明的改进，先加入铜（Cu）、镍（Ni）、铁（Fe），熔化后再在低温下加入锡（Sn）、锌锭（Zn），待全部融化低温加入铜磷（Cu-P）、稀土（RE）合金和镍硼合金（NiB）（在熔炼锌元素后添加中间合金，主要目的是降低氧化烧损情况，并实现成分的均一稳定），成分化验合格并对炉渣清理后，使用烘烤后的木炭覆盖；采用工频感应炉在非真空环境下进行熔铸，所述铸造的温度控制在1190～1210℃，采用水平连铸方式铸造成分化验合格并对炉渣清理后，使用烘烤后的木炭覆盖；采用工频感应炉在非真空环境下进行熔铸，所述铸造的温度控制在1190～1210℃，采用水平连铸方式铸造。
作为本发明的进一步改进，水平连铸铸造工艺要求控制如下：采用引拉长度为10.0~12.0mm、引拉之间为0.6~0.9s、中停2.5~3.2s、返推长度为1.0~2.0mm、返推时间为0.2~0.4s，铸造速度为120~170mm/min，带坯出口温度250~400℃；锡磷青铜带卷坯：厚13.5~15.5mm、宽430~650mm、长70-150m。上述水平连铸，其结晶器采用钢套、铜套和石墨片组装的内通冷却水的结晶器。石墨片和铜套贴合处加入一定厚度的石墨纸，降低结晶器内腔的冷却强度，既而缩小凝固时的固液相线区间，改善锡的偏析情况。
作为本发明的优选，在步骤b中，采用弧形控制的方式进行预初轧，变形量为30-35%，在步骤c中，所述的退火温度为610-630℃，所述的保温时间为8-10h。
作为本发明的进一步优选，在步骤i中，采用超细晶粒控制技术，所述的抗拉强度控制为500-560MPa。90度折弯时，R/T为零，折弯不开裂。
作为本发明的具体技术方案，在步骤j中，所述的精轧加工率为30～50%。
作为本发明的改进，在步骤m中，所述的拉弯矫直采用延伸率控制模式，给定的延伸率为2.5-4.5%；在步骤n中，低温退火的温度为400℃，速度为35-45m/min。采用拉弯矫+低温张力退火两者组合调控的方法；一方面消除带材的残余应力，另一方面是提高材料的弹性极限值。
与现有技术相比，本发明的优点在于：与传统磷青铜合金相比，本发明的Cu-Sn-Fe- Ni-Zn-P合金具有高强度、折弯成型性能优、抗应力松弛特性优的特性，并且具有良好的冷加工特性。（1）本发明优选的合金成分为Sn10.5～11.5%，Zn 0.1～0.35%，Ni 0.1～0.2%，Fe 0.1～0.2%，P 0.01～0.05%，RE 0.005-0.01%，B 0.015～0.03%，其余为Cu，合金中微量加入的Fe、Ni合金元素，可显著缩小固液相线的温度范围和组合细化晶粒组织的作用，显著改善锡的偏析情况，提高铸锭的冶金质量；另加入的RE、B合金元素，即改善熔体的流动特性并细化晶粒，降低锡的偏析情况；
（2）通过微合金化处理及优化水平连铸的加工工艺，直接进行预初轧处理，可无需带坯的均匀化处理(带坯均匀化退火工序温度为670~710℃，一般要16~20小时保温时间，需要消耗大量的人工、液氨和液氮)，采用的微合金及降低凝固过程中温度梯度组合处理技术，抑制锡元素的偏聚和细化晶粒，抑制共晶脆性相的形核，既而可降低生产制造成本，实现短流程制备。
（3）采用超细晶粒和冷塑性变形的加工工艺控制技术，可显著提高带材的综合性能，尤其是复杂折弯成型性及延伸率，获得具有综合性能的高强高弹弹性材料；
（4）采用拉弯矫+低温张力退火的组合调整工艺，一方面可显著改善板形及降低残余应力，另一方面增加弹性极限值，弹性极限值的提高可满足具有高弹性极限材料的零部件材料使用需求，既而显著提高其插拔次数和耐疲劳使用寿命；与此同时，与传统的低温张力退火+拉弯矫直的工艺控制，可显著提高其抗应力松弛特性，既而提高其使用寿命。
利用本发明所提供的合金配方和制备加工方法，得到的新型Cu-Sn-Fe- Ni-Zn-P合金抗拉强度σb可高达1050MPa，断后延伸率≥3%，最小90度折弯R/T比值为1.5（保证折弯不开裂），弹性极限可达到820MPa，室温下100h的抗应力松弛率 81-86%，可满足复杂折弯成型的弹性零部件材料的使用需求。
具体实施方式
本发明中所述高性能磷青铜带的制备及加工工艺为：a.按照质量百分比进行配料、投料、熔炼及铸造，b.预初轧，c.均匀化退火，d.铣面，e.粗轧，f.中间退火，g.酸洗，h.中轧，i.连续退火，j.精轧，k.酸洗，m.拉弯矫直，n.低温退火，o.分剪，p包装入库。
本发明的合金采用以下原料熔炼：电解铜，锭片、铁片、纯锡、锌锭、铜磷合金、稀土元素RE、镍硼合金。
实施例1
合金的成分见表1的实施例1。
步骤a中，所述投料的具体顺序为：先加入铜（Cu）、镍（Ni）、铁（Fe），熔化后再在低温下加入锡（Sn）、锌锭（Zn），待全部融化低温加入铜磷（Cu-P）、稀土（RE）合金和镍硼合金（NiB）（在熔炼锌元素后加入，主要目的是降低氧化烧损情况，并实现成分的均一稳定），成分化验合格并对炉渣清理后，使用烘烤后的木炭覆盖；采用工频感应炉在非真空环境下进行熔铸，所述铸造的温度控制在1195℃，采用水平连铸方式铸造。
其中水平连铸铸造工艺要求控制如下：采用引拉长度为10.5mm、引拉之间为0.8s、中停2.5s、返推长度为1.2mm、返退时间为0.2s，铸造速度156.0mm/min，带坯出口温度280℃，带坯表面的结晶线应平直、应无裂纹、缺口、凹坑、冷隔等可见铸造缺陷；锡磷青铜带卷坯：厚14.5mm、宽650mm、长120m。
步骤b中，将卷坯后的高锡青铜铸坯进行预初轧处理，采用弧形控制的方式进行预初轧，变形量为35%。
步骤c中，将预初轧后的卷坯进行均匀化退火，退火温度为630℃，保温时间为9h，进一步改善锡的表层偏析情况。
步骤d中，将均匀化退火后的卷坯进行铣面处理，在线或离线铣面，每面铣去0.6mm，主要是去除表面氧化皮和消除表层偏析层；
步骤i中，在气垫式退火炉进行连续退火处理，高锡磷青铜合金采用超细晶粒控制技术，其抗拉强度控制在530MPa，90度折弯时，R/T为零，折弯不开裂；
步骤j中，将连续退火处理后的带材进行精轧，变形量为40%；
步骤m中，将酸洗处理的带材进行拉弯矫直，采用延伸率控制模式，给定的延伸率为2.5%，一方面是矫直带材的板形，另一方面是有助于提升材料的弹性极限；
步骤n中，将拉弯矫直的带材进行低温退火，采用连续退火处理，低温退火的温度为400℃，速度为35m/min，一方面消除带材的残余应力，另一方面是提高材料的综合性能，尤其是材料的延伸率性能；
经过以上熔炼、预初轧、均匀化退火、铣面、粗轧、连续退火、精轧、拉弯矫、低温张力退火等加工处理后，其性能见表2中的实施例1。
实施例2
合金的成分见表1的实施例2。
步骤a中，所述投料的具体顺序为：先加入铜（Cu）、镍（Ni）、铁（Fe），熔化后再在低温下加入锡（Sn）、锌锭（Zn），待全部融化低温加入铜磷（Cu-P）、稀土（RE）合金和镍硼合金（NiB）（在熔炼锌元素后加入，主要目的是降低氧化烧损情况，并实现成分的均一稳定），成分化验合格并对炉渣清理后，使用烘烤后的木炭覆盖；采用工频感应炉在非真空环境下进行熔铸，所述铸造的温度控制在1210℃，采用水平连铸方式铸造。
其中水平连铸铸造工艺要求控制如下：采用引拉长度为11.0mm、引拉之间为0.6s、中停3.0s、返推长度为1.0mm、返退时间为0.4s，铸造速度145mm/min，带坯出口温度350℃，带坯表面的结晶线应平直、应无裂纹、缺口、凹坑、冷隔等可见铸造缺陷；锡磷青铜带卷坯：厚15.5mm、宽650mm、长150m。
步骤b中，将卷坯后的高锡青铜铸坯进行预初轧处理，采用弧形控制的方式进行预初轧，变形量为35%；
步骤c中，将预初轧后的卷坯进行均匀化退火，退火温度为610℃，保温时间为10h，进一步改善锡的表层偏析情况；
步骤d中，将均匀化退火后的卷坯进行铣面处理，在线或离线铣面，每面铣去0.65mm，主要是去除表面氧化皮和消除表层偏析层；
步骤i中，在气垫式退火炉进行连续退火处理，高锡磷青铜合金采用超细晶粒控制技术，其抗拉强度控制在500MPa，90度折弯时，R/T为零，折弯不开裂；
步骤j中，将连续退火处理后的带材进行精轧，变形量为50%；
步骤m中，将酸洗处理的带材进行拉弯矫直，采用延伸率控制模式，给定的延伸率为3.0%，一方面是矫直带材的板形，另一方面是有助于提升材料的弹性极限；
步骤n中，将拉弯矫直的带材进行低温退火，采用连续退火处理，低温退火的温度为400℃，速度为40m/min，一方面消除带材的残余应力，另一方面是提高材料的综合性能，尤其是材料的延伸率性能；
经过以上熔炼、预初轧、均匀化退火、铣面、粗轧、连续退火、精轧、拉弯矫、低温张力退火等加工处理后，其性能见表2中的实施例2。
实施例3
合金的成分见表1的实施例3。
步骤a中，所述投料的具体顺序为：先加入铜（Cu）、镍（Ni）、铁（Fe），熔化后再在低温下加入锡（Sn）、锌锭（Zn），待全部融化低温加入铜磷（Cu-P）、稀土（RE）合金和镍硼合金（NiB）（在熔炼锌元素后加入，主要目的是降低氧化烧损情况，并实现成分的均一稳定），成分化验合格并对炉渣清理后，使用烘烤后的木炭覆盖；采用工频感应炉在非真空环境下进行熔铸，所述铸造的温度控制在1205℃，采用水平连铸方式铸造。
其中水平连铸铸造工艺要求控制如下：采用引拉长度为12.0mm、引拉之间为0.9s、中停3.2s、返推长度为2.0mm、返退时间为0.4s，铸造速度170mm/min，带坯出口温度330℃，带坯表面的结晶线应平直、应无裂纹、缺口、凹坑、冷隔等可见铸造缺陷；锡磷青铜带卷坯：厚13.5mm、宽430mm、长90m。
步骤b中，将卷坯后的高锡青铜铸坯进行预初轧处理，采用弧形控制的方式进行预初轧，变形量为30%。
步骤c中，将预初轧后的卷坯进行均匀化退火，退火温度为610℃，保温时间为8h，进一步改善锡的表层偏析情况。
步骤d中，将均匀化退火后的卷坯进行铣面处理，在线或离线铣面，每面铣去0.6mm，主要是去除表面氧化皮和消除表层偏析层；
步骤i中，在气垫式退火炉进行连续退火处理，高锡磷青铜合金采用超细晶粒控制技术，其抗拉强度控制在560MPa，90度折弯时，R/T为零，折弯不开裂；
步骤j中，将连续退火处理后的带材进行精轧，变形量为45%；
步骤m中，将酸洗处理的带材进行拉弯矫直，采用延伸率控制模式，给定的延伸率为3.5%，一方面是矫直带材的板形，另一方面是有助于提升材料的弹性极限；
步骤n中，将拉弯矫直的带材进行低温退火，采用连续退火处理，低温退火的温度为400℃，速度为45m/min，一方面消除带材的残余应力，另一方面是提高材料的综合性能，尤其是材料的延伸率性能；
经过以上熔炼、预初轧、均匀化退火、铣面、粗轧、连续退火、精轧、拉弯矫、低温张力退火等加工处理后，其性能见表2中的实施例3。
实施例4
合金的成分见表1的实施例4。
步骤a中，所述投料的具体顺序为：先加入铜（Cu）、镍（Ni）、铁（Fe），熔化后再在低温下加入锡（Sn）、锌锭（Zn），待全部融化低温加入铜磷（Cu-P）、稀土（RE）合金和镍硼合金（NiB）（在熔炼锌元素后加入，主要目的是降低氧化烧损情况，并实现成分的均一稳定），成分化验合格并对炉渣清理后，使用烘烤后的木炭覆盖；采用工频感应炉在非真空环境下进行熔铸，所述铸造的温度控制在1190℃，采用水平连铸方式铸造。
其中水平连铸铸造工艺要求控制如下：采用引拉长度为10.0mm、引拉之间为0.9s、中停3.0s、返推长度为1.8mm、返退时间为0.3s，铸造速度120mm/min，带坯出口温度280℃，带坯表面的结晶线应平直、应无裂纹、缺口、凹坑、冷隔等可见铸造缺陷；锡磷青铜带卷坯：厚13.5mm、宽430mm、长70m。
步骤b中，将卷坯后的高锡青铜铸坯进行预初轧处理，采用弧形控制的方式进行预初轧，变形量为35%。
步骤c中，将预初轧后的卷坯进行均匀化退火，退火温度为630℃，保温时间为8h，进一步改善锡的表层偏析情况。
步骤d中，将均匀化退火后的卷坯进行铣面处理，在线或离线铣面，每面铣去0.7mm，主要是去除表面氧化皮和消除表层偏析层；
步骤i中，在气垫式退火炉进行连续退火处理，高锡磷青铜合金采用超细晶粒控制技术，其抗拉强度控制在550MPa，90度折弯时，R/T为零，折弯不开裂；
步骤j中，将连续退火处理后的带材进行精轧，变形量为30%；
步骤m中，将酸洗处理的带材进行拉弯矫直，采用延伸率控制模式，给定的延伸率为4.2%，一方面是矫直带材的板形，另一方面是有助于提升材料的弹性极限；
步骤n中，将拉弯矫直的带材进行低温退火，采用连续退火处理，低温退火的温度为400℃，速度为38m/min，一方面消除带材的残余应力，另一方面是提高材料的综合性能，尤其是材料的延伸率性能；
经过以上熔炼、预初轧、均匀化退火、铣面、粗轧、连续退火、精轧、拉弯矫、低温张力退火等加工处理后，其性能见表2中的实施例4。
实施例5
合金的成分见表1的实施例5。
步骤a中，所述投料的具体顺序为：先加入铜（Cu）、镍（Ni）、铁（Fe），熔化后再在低温下加入锡（Sn）、锌锭（Zn），待全部融化低温加入铜磷（Cu-P）、稀土（RE）合金和镍硼合金（NiB）（在熔炼锌元素后加入，主要目的是降低氧化烧损情况，并实现成分的均一稳定），成分化验合格并对炉渣清理后，使用烘烤后的木炭覆盖；采用工频感应炉在非真空环境下进行熔铸，所述铸造的温度控制在1192℃，采用水平连铸方式铸造。
其中水平连铸铸造工艺要求控制如下：采用引拉长度为11.2mm、引拉之间为0.8s、中停2.6s、返推长度为1.2mm、返退时间为0.3s，铸造速度162mm/min，带坯出口温度400℃，带坯表面的结晶线应平直、应无裂纹、缺口、凹坑、冷隔等可见铸造缺陷；锡磷青铜带卷坯：厚15.5mm、宽650mm、长150m。
步骤b中，将卷坯后的高锡青铜铸坯进行预初轧处理，采用弧形控制的方式进行预初轧，变形量为35%。
步骤c中，将预初轧后的卷坯进行均匀化退火，退火温度为630℃，保温时间为10h，进一步改善锡的表层偏析情况。
步骤d中，将均匀化退火后的卷坯进行铣面处理，在线或离线铣面，每面铣去0.8mm，主要是去除表面氧化皮和消除表层偏析层；
步骤i中，在气垫式退火炉进行连续退火处理，高锡磷青铜合金采用超细晶粒控制技术，其抗拉强度控制在500MPa，90度折弯时，R/T为零，折弯不开裂；
步骤j中，将连续退火处理后的带材进行精轧，变形量为30%；
步骤m中，将酸洗处理的带材进行拉弯矫直，采用延伸率控制模式，给定的延伸率为4.5%，一方面是矫直带材的板形，另一方面是有助于提升材料的弹性极限；
步骤n中，将拉弯矫直的带材进行低温退火，采用连续退火处理，低温退火的温度为400℃，速度为35m/min，一方面消除带材的残余应力，另一方面是提高材料的综合性能，尤其是材料的延伸率性能；
经过以上熔炼、预初轧、均匀化退火、铣面、粗轧、连续退火、精轧、拉弯矫、低温张力退火等加工处理后，其性能见表2中的实施例5。
实施例6
合金的成分见表1的实施例6。
步骤a中，所述投料的具体顺序为：先加入铜（Cu）、镍（Ni）、铁（Fe），熔化后再在低温下加入锡（Sn）、锌锭（Zn），待全部融化低温加入铜磷（Cu-P）、稀土（RE）合金和镍硼合金（NiB）（在熔炼锌元素后加入，主要目的是降低氧化烧损情况，并实现成分的均一稳定），成分化验合格并对炉渣清理后，使用烘烤后的木炭覆盖；采用工频感应炉在非真空环境下进行熔铸，所述铸造的温度控制在1206℃，采用水平连铸方式铸造。
其中水平连铸铸造工艺要求控制如下：采用引拉长度为11.8mm、引拉之间为0.8s、中停2.8s、返推长度为1.5mm、返退时间为0.3s，铸造速度158mm/min，带坯出口温度360℃，带坯表面的结晶线应平直、应无裂纹、缺口、凹坑、冷隔等可见铸造缺陷；锡磷青铜带卷坯：厚14.5mm、宽430mm、长80m。
步骤b中，将卷坯后的高锡青铜铸坯进行预初轧处理，采用弧形控制的方式进行预初轧，变形量为35%。
步骤c中，将预初轧后的卷坯进行均匀化退火，退火温度为620℃，保温时间为9h，进一步改善锡的表层偏析情况。
步骤d中，将均匀化退火后的卷坯进行铣面处理，在线或离线铣面，每面铣去0.7mm，主要是去除表面氧化皮和消除表层偏析层；
步骤i中，在气垫式退火炉进行连续退火处理，高锡磷青铜合金采用超细晶粒控制技术，其抗拉强度控制在530MPa，90度折弯时，R/T为零，折弯不开裂；
步骤j中，将连续退火处理后的带材进行精轧，变形量为35%；
步骤m中，将酸洗处理的带材进行拉弯矫直，采用延伸率控制模式，给定的延伸率为3.8%，一方面是矫直带材的板形，另一方面是有助于提升材料的弹性极限；
步骤n中，将拉弯矫直的带材进行低温退火，采用连续退火处理，低温退火的温度为400℃，速度为38m/min，一方面消除带材的残余应力，另一方面是提高材料的综合性能，尤其是材料的延伸率性能；
经过以上熔炼、预初轧、均匀化退火、铣面、粗轧、连续退火、精轧、拉弯矫、低温张力退火等加工处理后，其性能见表2中的实施例6。
实施例7
合金的成分见表1的实施例7。
步骤a中，所述投料的具体顺序为：先加入铜（Cu）、镍（Ni）、铁（Fe），熔化后再在低温下加入锡（Sn）、锌锭（Zn），待全部融化低温加入铜磷（Cu-P）、稀土（RE）合金和镍硼合金（NiB）（在熔炼锌元素后加入，主要目的是降低氧化烧损情况，并实现成分的均一稳定），成分化验合格并对炉渣清理后，使用烘烤后的木炭覆盖；采用工频感应炉在非真空环境下进行熔铸，所述铸造的温度控制在1210℃，采用水平连铸方式铸造。
其中水平连铸铸造工艺要求控制如下：采用引拉长度为10.0mm、引拉之间为0.7s、中停2.9s、返推长度为2mm、返退时间为0.2s，铸造速度125mm/min，带坯出口温度250℃，带坯表面的结晶线应平直、应无裂纹、缺口、凹坑、冷隔等可见铸造缺陷；锡磷青铜带卷坯：厚13.5mm、宽430mm、长80m。
步骤b中，将卷坯后的高锡青铜铸坯进行预初轧处理，采用弧形控制的方式进行预初轧，变形量为35%。
步骤c中，将预初轧后的卷坯进行均匀化退火，退火温度为615℃，保温时间为8h，进一步改善锡的表层偏析情况。
步骤d中，将均匀化退火后的卷坯进行铣面处理，在线或离线铣面，每面铣去0.5mm，主要是去除表面氧化皮和消除表层偏析层；
步骤i中，在气垫式退火炉进行连续退火处理，高锡磷青铜合金采用超细晶粒控制技术，其抗拉强度控制在500MPa，90度折弯时，R/T为零，折弯不开裂；
步骤j中，将连续退火处理后的带材进行精轧，变形量为30%；
步骤m中，将酸洗处理的带材进行拉弯矫直，采用延伸率控制模式，给定的延伸率为2.5%，一方面是矫直带材的板形，另一方面是有助于提升材料的弹性极限；
步骤n中，将拉弯矫直的带材进行低温退火，采用连续退火处理，低温退火的温度为400℃，速度为45m/min，一方面消除带材的残余应力，另一方面是提高材料的综合性能，尤其是材料的延伸率性能；
经过以上熔炼、预初轧、均匀化退火、铣面、粗轧、连续退火、精轧、拉弯矫、低温张力退火等加工处理后，其性能见表2中的实施例7。
实施例8
合金的成分见表1的实施例8。
步骤a中，所述投料的具体顺序为：先加入铜（Cu）、镍（Ni）、铁（Fe），熔化后再在低温下加入锡（Sn）、锌锭（Zn），待全部融化低温加入铜磷（Cu-P）、稀土（RE）合金和镍硼合金（NiB）（在熔炼锌元素后加入，主要目的是降低氧化烧损情况，并实现成分的均一稳定），成分化验合格并对炉渣清理后，使用烘烤后的木炭覆盖；采用工频感应炉在非真空环境下进行熔铸，所述铸造的温度控制在1198℃，采用水平连铸方式铸造。
其中水平连铸铸造工艺要求控制如下：采用引拉长度为10.8mm、引拉之间为0.7s、中停3.0s、返推长度为1.2mm、返退时间为0.2s，铸造速度148mm/min，带坯出口温度310℃，带坯表面的结晶线应平直、应无裂纹、缺口、凹坑、冷隔等可见铸造缺陷；锡磷青铜带卷坯：厚14.5mm、宽430mm、长80m。
步骤b中，将卷坯后的高锡青铜铸坯进行预初轧处理，采用弧形控制的方式进行预初轧，变形量为35%。
步骤c中，将预初轧后的卷坯进行均匀化退火，退火温度为620℃，保温时间为8h，进一步改善锡的表层偏析情况。
步骤d中，将均匀化退火后的卷坯进行铣面处理，在线或离线铣面，每面铣去0.65mm，主要是去除表面氧化皮和消除表层偏析层；
步骤i中，在气垫式退火炉进行连续退火处理，高锡磷青铜合金采用超细晶粒控制技术，其抗拉强度控制在520MPa，90度折弯时，R/T为零，折弯不开裂；
步骤j中，将连续退火处理后的带材进行精轧，变形量为30%；
步骤m中，将酸洗处理的带材进行拉弯矫直，采用延伸率控制模式，给定的延伸率为3.4%，一方面是矫直带材的板形，另一方面是有助于提升材料的弹性极限；
步骤n中，将拉弯矫直的带材进行低温退火，采用连续退火处理，低温退火的温度为400℃，速度为39m/min，一方面消除带材的残余应力，另一方面是提高材料的综合性能，尤其是材料的延伸率性能；
经过以上熔炼、预初轧、均匀化退火、铣面、粗轧、连续退火、精轧、拉弯矫、低温张力退火等加工处理后，其性能见表2中的实施例8。
表1、实施例1-8的合金成分配方（wt%）
| 实施例 | Sn | Zn | Ni | Fe | P | RE | B | Cu |
| 实施例1 | 10.0 | 0.2 | 0.05 | 0.12 | 0.02 | 0.008 | 0.02 | 余量 |
| 实施例2 | 10.5 | 0.3 | 0.2 | 0.12 | 0.05 | 0.005 | 0.015 | 余量 |
| 实施例3 | 12.2 | 0.45 | 0.5 | 0.25 | 0.02 | 0.006 | 0.03 | 余量 |
| 实施例4 | 12.5 | 0.1 | 0.12 | 0.5 | 0.01 | 0.01 | 0.02 | 余量 |
| 实施例5 | 11.4 | 0.55 | 0.18 | 0.1 | 0.02 | 0.01 | 0.03 | 余量 |
| 实施例6 | 13 | 0.15 | 0.13 | 0.16 | 0.035 | 0.006 | 0.018 | 余量 |
| 实施例7 | 11.6 | 0.1 | 0.4 | 0.1 | 0.01 | 0.05 | 0.015 | 余量 |
| 实施例8 | 11.0 | 0.65 | 0.35 | 0.35 | 0.035 | 0.075 | 0.023 | 余量 |
表2 实施例1-8的合金性能表
| 实施例 | 抗拉强度（MPa） | 伸长率（%） | 90°R/T值（不开裂） | 弹性极限（MPa） | 室温应力松弛率%（100h） |
| 实施例1 | 1020 | 4.5 | 1.0 | 760 | 83 |
| 实施例2 | 980 | 6.0 | 1.0 | 680 | 84.5 |
| 实施例3 | 1060 | 4 | 1.2 | 790 | 82.5 |
| 实施例4 | 1120 | 3 | 1.5 | 850 | 81 |
| 实施例5 | 1090 | 3 | 1.5 | 795 | 82.5 |
| 实施例6 | 1020 | 5.5 | 1.5 | 730 | 83.5 |
| 实施例7 | 960 | 5.0 | 1.0 | 660 | 86 |
| 实施例8 | 1100 | 3.5 | 1.5 | 820 | 82 |
以上所述使本发明的优选实施方式，对于本领域的普通技术人员来说不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干变型和改进，这些也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种高性能磷青铜带，它含有如下重量百分数的化学成分：Sn10.0～11.6%，Zn 0.1～0.65%，Ni 0.05～0.5%，Fe 0.1～0.5%，P 0.01～0.5%，RE 0.001-0.02%，B 0.005～0.05%，其余为Cu；所述高性能磷青铜带的制备方法，包括了如下步骤：a.按照质量百分比进行配料、投料、熔炼及铸造，b.预初轧，c.均匀化退火，d.铣面，e.粗轧，f.中间退火，g.酸洗，h.中轧，i.连续退火，j.精轧，k.酸洗，m.拉弯矫直，n.低温退火，o.分剪，p.包装入库；在步骤m中，所述的拉弯矫直采用延伸率控制模式，给定的延伸率为2.5-4.5%；在步骤n中，低温退火的温度为400℃，速度为35-45m/min。
2.根据权利要求1所述的高性能磷青铜带，其特征在于：它含有如下重量百分数的化学成分，Sn10.5～11.5%，Zn 0.1～0.35%，Ni 0.1～0.2%，Fe 0.1～0.2%，P 0.01～0.05%，RE0.005-0.01%，B 0.015～0.03%，其余为Cu。
3.一种用于制备如权利要求1所述的高性能磷青铜带的工艺方法，包括了如下步骤：a.按照质量百分比进行配料、投料、熔炼及铸造，b.预初轧，c.均匀化退火，d.铣面，e.粗轧，f.中间退火，g.酸洗，h.中轧，i.连续退火，j.精轧，k.酸洗，m.拉弯矫直，n.低温退火，o.分剪，p.包装入库。
4.根据权利要求3所述的工艺方法，其特征在于：先加入铜、镍、铁，熔化后再在低温下加入锡、锌锭，待全部熔化后低温加入铜磷、稀土合金和镍硼合金，成分化验合格并对炉渣清理后，使用烘烤后的木炭覆盖；采用工频感应炉在非真空环境下进行熔铸，所述铸造的温度控制在1190～1210℃，采用水平连铸方式铸造。
5.根据权利要求4所述的工艺方法，其特征在于：水平连铸铸造工艺要求控制如下：采用引拉长度为10.0~12.0mm、引拉时间为0.6~0.9s、中停2.5~3.2s、返推长度为1.0~2.0mm、返推时间为0.2~0.4s，铸造速度为120~170mm/min，带坯出口温度250~400℃；锡磷青铜带卷坯：厚13.5~15.5mm、宽430~650mm、长70-150m。
6.根据权利要求3所述的工艺方法，其特征在于：在步骤b中，采用弧形控制的方式进行预初轧，变形量为30-35%，在步骤c中，所述的退火温度为610-630℃，保温时间为8-10h。
7.根据权利要求3所述的工艺方法，其特征在于：在步骤j中，所述的精轧加工率为30～50%。
8.根据权利要求3所述的工艺方法，其特征在于：在步骤m中，所述的拉弯矫直采用延伸率控制模式，给定的延伸率为2.5-4.5%；在步骤n中，低温退火的温度为400℃，速度为35-45m/min。
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