[go: up one dir, main page]

CN110284018A - 一种环保高导弹性耐蚀铜合金及其板带材的生产方法 - Google Patents

一种环保高导弹性耐蚀铜合金及其板带材的生产方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110284018A
CN110284018A CN201910662317.4A CN201910662317A CN110284018A CN 110284018 A CN110284018 A CN 110284018A CN 201910662317 A CN201910662317 A CN 201910662317A CN 110284018 A CN110284018 A CN 110284018A
Authority
CN
China
Prior art keywords
alloy
melting
aging
slab
copper alloy
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201910662317.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110284018B (zh
Inventor
肖柱
方梅
李周
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhejiang Xinyan Electronic Materials Co ltd
Original Assignee
Central South University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Central South University filed Critical Central South University
Priority to CN201910662317.4A priority Critical patent/CN110284018B/zh
Publication of CN110284018A publication Critical patent/CN110284018A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110284018B publication Critical patent/CN110284018B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B3/00—Rolling materials of special alloys so far as the composition of the alloy requires or permits special rolling methods or sequences ; Rolling of aluminium, copper, zinc or other non-ferrous metals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/001—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths of specific alloys
    • B22D11/004—Copper alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/0081—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for slabs; for billets
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/52—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length
    • C21D9/54—Furnaces for treating strips or wire
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
    • C22C1/03—Making non-ferrous alloys by melting using master alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C9/00—Alloys based on copper
    • C22C9/02—Alloys based on copper with tin as the next major constituent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/02—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working in inert or controlled atmosphere or vacuum
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/08—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of copper or alloys based thereon
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B3/00—Rolling materials of special alloys so far as the composition of the alloy requires or permits special rolling methods or sequences ; Rolling of aluminium, copper, zinc or other non-ferrous metals
    • B21B2003/005—Copper or its alloys
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20—Recycling

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)

Abstract

本发明的目的是公开一种环保高导弹性耐蚀铜合金及其板带材的生产方法，按照质量百分比，包括有以下成分：Sn：1.0‑5.0wt％；Mg：0.5‑1.5wt％；Ni：0.2‑0.5wt％；Si：0.2‑0.5wt％；Zn：0.2‑0.5wt％；Al：0.05‑0.2wt％；Mn：0.05‑0.20wt％，Ce：0.05‑0.10wt％，Ca：0.005‑0.01wt％；余量是Cu和不可避免的杂质，其中杂质Fe含量≤0.01％，总量为100％；合金化元素中2.5≤Sn/Mg≤5.0,2.5≤(Mg+Ni)/Si≤4.0,2.5≤Ni/(Al+Mn)≤4.0。本发明的铜合金中合理控制Si、Mn、Ce、Ca的含量，可有效净化合金熔体、细化铸坯晶粒、减少反偏析，合金熔炼铸造及加工性能良好，导电率高。本发明的铜合金合理控制(Mg+Ni)/Si比和Ni/(Al+Mn)比，并通过均匀化退火—冷轧开坯—再结晶退火—中轧—时效—精轧—去应力退火工艺的组合调控，可使合金中强化相得以充分析出，获得机械性能优异的合金板材。

Description

一种环保高导弹性耐蚀铜合金及其板带材的生产方法
技术领域
本发明属于合金材料技术领域，具体涉及一种环保高导弹性耐蚀铜合金及其板带材的生产方法。
背景技术
C5050等含锡的铜合金具有优异的机械性能和导电性能，作为接线端子、接插件用材广泛应用于电子信息工程、电器工程、机械工程等领域。近年来，随着功能铜合金应用领域的扩展，对铜合金环境适用性的要求越来越高。尤其在一些腐蚀性的应用场景，如含腐蚀性介质的机械工程和海洋工程领域，对弹性导电铜合金的耐蚀性提出了更高的要求。以耐蚀据称的HAl77-2B、HSn70-1A等合金，其通常需要加入有毒元素砷来提高其在腐蚀性环境中的寿命，对环境和人类健康造成了很大影响，随着国家可持续发展战略的不断深入，对环保型高弹耐蚀铜合金的需求也与日俱增。
CN103088229A公布了低成本接插件用铜合金及其加工方法，通过控制为合金化元素的含量0.01％≤Fe≤0.5％,0.25≤Fe/Ni≤5来提高合金的机械性能，利用半连续铸造的方法生产合金，但其导电率较低，仅为10-16％IACS，且半连续铸造成品率和生产效率较低。CN103131894A公布了一种高弹性高导电铜合金及其生产方法，它由0.1-1％Fe，0.05-0.3％P，0.1-1.0％Sn，0.1-1.0％Ni，13-20％Zn，0.005-0.05％B和铜组成，合金具有良好的导电性能，但其Zn含量高，在高盐环境中容易发生脱锌腐蚀，耐蚀性能不足。CN108285988A公布了一种析出强化型铜合金及其应用，其主要成分为：Cu：80-95wt％，Sn：0.05-4.0wt％，Ni：0.01-3.0wt％，Si：0.01-1.0wt％，同时还包括0.01-2.0wt％的Co和0.01-2.0wt％的Fe来改善合金的机械性能，但Co和Fe的添加将影响了合金的电导率和热加工性能。
上述的铜合金虽然在分别在单一的某个性能达到很好的效果，但是均未同时满足高强高导、高抗应力松弛和高耐蚀性能的要求，而且上述铜合金的制备手段还是采用传统的铸造工艺(锭模铸造或半连续铸造工艺)，其生产成本均相对较高。
发明内容
本发明的目的是提供了一种成本低、制备工艺简单、且性能优良的环保高导弹性耐蚀铜合金及其板带材生产的方法。
本发明这种铜合金，按照质量百分比，包括有以下成分组成：Sn：1.0-5.0wt％；Mg：0.5-1.5wt％；Ni：0.2-0.5wt％；Si：0.2-0.5wt％；Zn：0.2-0.5wt％；Al：0.05-0.2wt％；Mn：0.05-0.20wt％，Ce：0.05-0.10wt％，Ca：0.005-0.01wt％；余量是Cu和不可避免的杂质，其中杂质Fe含量≤0.01％，总量为100％；合金化元素中2.5≤Sn/Mg≤5.0,2.5≤(Mg+Ni)/Si≤4.0,2.5≤Ni/(Al+Mn)≤4.0。
作为优化，本发明的铜合金，包括有以下成分组成：Sn：1.8-2.5wt％；Mg：0.5-1.0wt％；Ni：0.4-0.5wt％；Si：0.25-0.35wt％；Zn：0.25-0.35wt％；Al：0.05-0.15wt％；Mn：0.05-0.15wt％，Ce：0.05-0.10wt％，Ca：0.005-0.01wt％；余量是Cu和不可避免的杂质，其中杂质Fe含量≤0.01％，总量为100％；合金化元素中3.5≤Sn/Mg≤4.5,3.0≤(Mg+Ni)/Si≤3.5,2.5≤Ni/(Al+Mn)≤3.0。
本发明这种铜合金板带材的生产方法，包括以下步骤：
1)熔炼：按照质量配比，采用纯铜、纯锡、纯镁、纯锌、纯镍、Cu-Si中间合金、Cu-Mn中间合金、Cu-Al中间合金、Cu-Ce中间合金、Cu-Ca中间合金为原料，将原料烘干后，置于用感应熔炼炉进行熔炼，得到合金熔体；
2)水平连铸：将步骤1)中的合金熔体在水平连续铸造机组上连铸成一定厚度的板坯；
3)均匀化退火：将步骤2)中的板坯在设定温度下进行保温，接着进行风冷或空冷；
4)铣面：将步骤3)中处理过的板坯，进行铣面，去除表面缺陷；
5)冷轧开坯及再结晶退火：将步骤4)中铣面后的板坯进行两道次冷轧，然后在分解氨的气氛下，进行再结晶退火；退火完毕后，进行酸洗，去除表面的氧化物；
6)中轧及时效：将步骤5)处理过的板坯，进行一道次中轧+预时效+二道次中轧+主时效处理；时效处理在分解氨的气氛下进行；时效完毕后，进行酸洗，去除表面的氧化物；
7)精轧及去应力退火：将步骤6)处理过的板坯，进行精轧，得到特定的厚度板坯，然后将板坯在分解氨的气氛下，进行退火，得到铜合金带材。
所述步骤1)中，熔炼的具体步骤如下：向熔炼炉中先加入纯铜、纯镍，接着加覆盖剂(煅烧木炭)，升温至1200℃～1250℃进行熔化；熔化后，控制炉温在1180～1200℃，加入纯锡进行熔化；熔化后加入Cu-Si中间合金、Cu-Mn中间合金、Cu-Al中间合金进行熔化；熔化后再接着加入纯镁、纯锌，熔化后在接着加入Cu-Ce和Cu-Ca中间合金，熔化后，加入冰晶石和氟化钙，搅拌捞渣，得到合金熔体；其中铜镍熔化后，熔炼炉的温度需要控制在1180～1200℃。
所述步骤2)中，一定厚度为10～20mm；连铸时采用“拉-停A-反推-停B-拉”拉铸工艺。
所述的拉铸时，熔体温度保持在1160～1180℃，拉距8～10mm，反推1.0～1.2mm，节距7.0～8.0mm，频率100～110次/min，拉速8.5～15m/h，停A时间为0.30～0.35s，停B时间为0.01～0.05s，冷却水压力0.2～0.4MPa。
所述步骤3)中，设定温度为650～700℃，保温时间为6～10h。
所述步骤5)中，第一道次冷轧变形量为35～55％，第二道次冷轧后，板坯总变形量为65～80％；再结晶退火温度为580～650℃，退火时间为4～8h。
所述步骤6)中，中轧时，第一道次冷轧变形量为35％～55％，之后进行预时效，时效温度为380～420℃，时效时间为0.5～1h；第二道次冷轧变形量为35％～55％，第二道次冷轧后，板坯总变形量为65～80％，之后进行主时效，时效温度为420～480℃，时效时间为2～6h。
所述步骤7)中，精轧采用变形量为10～40％的冷轧工艺，特定的厚度为0.5～2mm；去应力退火温度为180～230℃，退火时间为1～4h。
本发明的原理：本发明中对Mg、Ni、Si的控制原则是在时效过程中尽可能让合金中的Si元素以Mg2Si、Ni2Si第二相粒子析出，Ni控制为过量以保证其与Ni3Al、NiMn金属间化合物，可同时提高合金的导电率和强度；综合考虑各金属间化合物在时效温度下的形成能大小优化出各元素的比例。
本发明的有益效果：1)本发明的铜合金中合理控制Si、Mn、Ce、Ca的含量，可有效净化合金熔体、细化铸坯晶粒、减少反偏析，合金熔炼铸造及加工性能良好，导电率高。2)本发明的铜合金合理控制(Mg+Ni)/Si比和Ni/(Al+Mn)比，并通过均匀化退火—冷轧开坯—再结晶退火—中轧—时效—精轧—去应力退火工艺的组合调控，可使合金中强化相得以充分析出，获得机械性能优异的合金板材。3)本发明的合金中控制Sn/Mg比，控制合金中杂质Fe的含量，可在保证合金良好色泽的前提下，改善合金的耐蚀性能。4)针对本发明的铜合金配比，生产方法采用了连续铸造工艺，设计了“拉-停A-反推-停B-拉”拉铸工艺，可获得质量优良的铸坯板材，合金适合于水平连续铸造，工艺流程短、成本低廉、工艺简单、适合工业化生产。4)本发明中的铜合金具有环保，力学性能好，导电性能高，色泽良好，耐蚀性能强的特点。
附图说明
图1实施例1和对比例1制备的铜合金的铸态组织图；A：实施例1；B：对比例1。
图2实施例2和对比例4制备的铜合金板坯形貌图；A：实施例2；B：对比例4
具体实施方式
实施例1
本实施例制备1#铜合金的比例为：Sn：2.0wt％；Mg：0.5wt％；Ni：0.5wt％；Si：0.3wt％；Zn：0.3wt％；Al：0.1wt％；Mn：0.1wt％，Ce：0.10wt％，Ca：0.01wt％；Sn/Mg＝4；(Mg+Ni)/Si＝3.3；Ni/(Al+Mn)＝2.5
生产方法
(1)熔炼：向熔炼炉中按实施例1所示铜合金成分先加入纯铜、纯镍，接着加覆盖剂(煅烧木炭)，升温至1225℃进行熔化；熔化后，控制炉温在1190℃，加入纯锡进行熔化；熔化后加入Cu-10Si中间合金、Cu-30Mn中间合金、Cu-30Al中间合金进行熔化；熔化后再接着加入纯镁、纯锌，熔化后再接着加入Cu-25Ce和Cu-50Ca中间合金，熔化后，加入冰晶石和氟化钙，搅拌捞渣，得到合金熔体；其中铜镍熔化后，熔炼炉的温度需要控制在1190℃。
(2)水平连铸：将合金熔体在水平连续铸造机组上连铸成厚度约为20mm的板坯，连铸采用“拉-停A-反推-停B-拉”拉铸工艺，拉铸时，熔体温度保持在1180℃，拉距10mm，反推1.0mm，节距8.0mm，频率100次/min，拉速10.5m/h，停A时间为0.30s，停B时间为0.02s，冷却水压力0.35MPa。
(3)均匀化退火：将步骤(2)所得铸坯加热至680℃保温8h，然后空冷或风冷；
(4)铣面：将步骤(3)中处理过的板坯，进行铣面，去除表面缺陷；
(5)冷轧开坯及再结晶退火：将步骤(4)中铣面后的板坯进行第一道次冷轧，变形量50％；接着进行第二道次冷轧，控制总变形量75％；再接着在600℃下进行再结晶退火处理，退火时间为4h；退火完毕后，进行酸洗，去除表面的氧化物；
(6)中轧及时效：将步骤(5)处理过的板坯，进行一道次中轧+预时效+二道次中轧+主时效(先进行第一道次冷轧，变形量50％，预时效温度为400℃，时效时间为1h；接着进行第二道次冷轧，变形量50％，控制总变形量75％，主时效温度为450℃，时效时间为4h)，时效过程在分解氨的气氛下进行；时效完毕后，进行酸洗，去除表面的氧化物；
(7)精轧及去应力退火:将步骤(6)处理过的板坯，进行变形量为20％的冷轧，得到厚度为1mm板坯，然后将板坯在分解氨的气氛下，进行去应力退火(退火温度200℃，退火时间2h)，得到铜合金板材。
对比例1
对比例1中2#铜合金的组成为：Sn：2.0wt％；Mg：0.5wt％；Ni：0.5wt％；Zn：0.3wt％；Al：0.1wt％；Ce：0.10wt％；余量是Cu和不可避免的杂质。
生产方法：
(1)熔炼：向熔炼炉中按对比例1所示铜合金成分先加入纯铜、纯镍，接着加覆盖剂(煅烧木炭)，升温至1225℃进行熔化；熔化后，控制炉温在1190℃，加入纯锡进行熔化；熔化后加入Cu-30Al中间合金进行熔化；熔化后再接着加入纯镁、纯锌，熔化后再接着加入Cu-25Ce中间合金，熔化后，加入冰晶石和氟化钙，搅拌捞渣，得到合金熔体；其中铜镍熔化后，熔炼炉的温度需要控制在1190℃。
后续步骤2～7与实施例1一样
对实施例1中的1#铜合金和对比例1中2#铜合金，进行性能测试，其铸态组织如图1所示：通过对比可以看出，1#铜合金通过微量合金元素Si、Mn、Ca的添加可使铸态组织更加均匀细小。
对其力学性能和导电性能进行检测，结果如表1所示：1#铜合金Si、Mn、Ca的合理添加可大幅改善板材的力学性能和导电性能。
表1
对比例2
对比例1中3#铜合金的组成为：Sn：2.0wt％；Mg：0.5wt％；Ni：0.5wt％；Si：0.75wt％；Zn：0.3wt％；Al：0.25wt％；Mn：0.25wt％，Ce：0.10wt％，Ca：0.01wt％；(Mg+Ni)/Si＝1.3；Ni/(Al+Mn)＝1。
(1)熔炼：向熔炼炉中按对比例2所示铜合金成分先加入纯铜、纯镍，接着加覆盖剂(煅烧木炭)，升温至1225℃进行熔化；熔化后，控制炉温在1190℃，加入纯锡进行熔化；熔化后加入Cu-10Si中间合金、Cu-30Mn中间合金、Cu-30Al中间合金进行熔化；熔化后再接着加入纯镁、纯锌，熔化后再接着加入Cu-25Ce和Cu-50Ca中间合金，熔化后，加入冰晶石和氟化钙，搅拌捞渣，得到合金熔体；其中铜镍熔化后，熔炼炉的温度需要控制在1190℃。
后续步骤2～7与实施例1一样。
对实施例1的1#铜合金和对比例2的3#铜合金力学性能进行测试，其结果如表2所示，可知：合理控制(Mg+Ni)/Si和Ni/(Al+Mn)的比例有利于改善板材的力学性能和导电性能。
表2
对比例3
对比合金4#：Sn：2.0wt％；Mg：2.0wt％；Ni：0.5wt％；Zn：0.3wt％；Al：0.1wt％；Ce：0.10wt％，余量是Cu和不可避免的杂质；
以及对比合金5#：Sn：2.0wt％；Mg：0.5wt％；Ni：0.5wt％；Zn：0.3wt％；Al：0.1wt％；Ce：0.10wt％，Fe：0.1wt％。
其制备步骤，基本与实施例1完全一致，只是配比不一样，步骤1)中添加的组份时质量上有所差异。
将实施例1 1#铜合金和本对比例中的4#和5#铜合金按国标JB/T7901-1999方法将最终板材取样抛光后分别在3.5％NaCl溶液中进行静止腐蚀试验，测得两种合金在两种不同溶液中的腐蚀速率如表3所示，由表3所知，含Fe的5#合金的腐蚀速率比传统C50715略好，而控制Sn/Mg比的1#合金的腐蚀速率最低，说明其耐蚀性能最好，由此可见，合理控制Sn/Mg比(对比1#和4#合金)以及杂质Fe的含量(对比1#和5#合金)有利于改善板材耐蚀性能，实施例1设计合金的乃是性能相比于传统C50715合金更有优势。
表3
实施例2
本实施例制备6#铜合金的比例为：Sn：1.8wt％；Mg：0.45wt％；Ni：0.5wt％；Si：0.3wt％；Zn：0.3wt％；Al：0.1wt％；Mn：0.1wt％，Ce：0.10wt％，Ca：0.01wt％；Sn/Mg＝4；(Mg+Ni)/Si＝3.17；Ni/(Al+Mn)＝2.5
生产方法
(1)熔炼：向熔炼炉中按实施例2所示铜合金成分先加入纯铜、纯镍，接着加覆盖剂(煅烧木炭)，升温至1225℃进行熔化；熔化后，控制炉温在1190℃，加入纯锡进行熔化；熔化后加入Cu-10Si中间合金、Cu-30Mn中间合金、Cu-30Al中间合金进行熔化；熔化后再接着加入纯镁、纯锌，熔化后再接着加入Cu-25Ce和Cu-50Ca中间合金，熔化后，加入冰晶石和氟化钙，搅拌捞渣，得到合金熔体；其中铜镍熔化后，熔炼炉的温度需要控制在1190℃。
(2)水平连铸：将合金熔体在水平连续铸造机组上连铸成厚度约为10mm的板坯，连铸采用“拉-停A-反推-停B-拉”拉铸工艺，拉铸时，熔体温度保持在1180℃，拉距10mm，反推1.0mm，节距8.0mm，频率100次/min，拉速10.5m/h，停A时间为0.30s，停B时间为0.02s，冷却水压力0.35MPa。
后续步骤工艺与实施例1一样。
对比例4
合金成分与实施例2一样，生产方法中，步骤2)水平连铸工艺不一样，其他工艺与实施例2一样，其步骤2)如下：
(2)水平连铸：将合金熔体在水平连续铸造机组上连铸成厚度约为10mm的板坯，连铸采用传统“拉-停-拉”拉铸工艺，拉铸时，熔体温度保持在1180℃，拉距10mm，节距8.0mm，频率100次/min，拉速10.5m/h，冷却水压力0.35MPa。
实施例2和对比例4所拉得板坯形貌如图2所示。由图2可知，采用“拉-停A-反推-停B-拉”拉铸工艺制备本专利合金所得的板坯表面质量好，无边裂和表面裂纹；而采用传统“拉-停-拉”拉铸工艺制备本专利合金所得的板坯表面和边部出现裂纹，板坯质量差。
实施例3
本实施例制备7#-A铜合金的比例为：Sn：2.4wt％；Mg：0.6wt％；Ni：0.5wt％；Si：0.3wt％；Zn：0.3wt％；Al：0.1wt％；Mn：0.1wt％，Ce：0.10wt％，Ca：0.01wt％；Sn/Mg＝4；(Mg+Ni)/Si＝3.67；Ni/(Al+Mn)＝2.5
生产方法
(1)熔炼：向熔炼炉中按实施例3所示铜合金成分先加入纯铜、纯镍，接着加覆盖剂(煅烧木炭)，升温至1225℃进行熔化；熔化后，控制炉温在1190℃，加入纯锡进行熔化；熔化后加入Cu-10Si中间合金、Cu-30Mn中间合金、Cu-30Al中间合金进行熔化；熔化后再接着加入纯镁、纯锌，熔化后再接着加入Cu-25Ce和Cu-50Ca中间合金，熔化后，加入冰晶石和氟化钙，搅拌捞渣，得到合金熔体；其中铜镍熔化后，熔炼炉的温度需要控制在1190℃。
(2)水平连铸：将合金熔体在水平连续铸造机组上连铸成厚度约为10mm的板坯，连铸采用“拉-停A-反推-停B-拉”拉铸工艺，拉铸时，熔体温度保持在1180℃，拉距10mm，反推1.0mm，节距8.0mm，频率100次/min，拉速10.5m/h，停A时间为0.30s，停B时间为0.02s，冷却水压力0.35MPa。
(3)均匀化退火：将步骤(2)所得铸坯加热至680℃保温8h，然后空冷或风冷；
(4)铣面：将步骤(3)中处理过的板坯，进行铣面，去除表面缺陷；
(5)冷轧开坯及再结晶退火：将步骤(4)中铣面后的板坯进行第一道次冷轧，变形量50％；接着进行第二道次冷轧，控制总变形量75％；再接着在600℃下进行再结晶退火处理，退火时间为4h；退火完毕后，进行酸洗，去除表面的氧化物；
(6)中轧及时效：将步骤(5)处理过的板坯，进行一道次中轧+预时效+二道次中轧+主时效(先进行第一道次冷轧，变形量50％，预时效温度为400℃，时效时间为1h；接着进行第二道次冷轧，变形量50％，控制总变形量75％，主时效温度为450℃，时效时间为4h)，时效过程在分解氨的气氛下进行；时效完毕后，进行酸洗，去除表面的氧化物；
(7)精轧及去应力退火:将步骤(6)处理过的板坯，进行变形量为20％的冷轧，得到厚度为0.5mm带坯，然后将板坯在分解氨的气氛下，进行去应力退火(退火温度200℃，退火时间2h)，得到铜合金带材。
对比例5
其制备步骤，合金比例与实施例3完全一致，只是步骤6)中轧及时效工艺有所差异。最终得到7#-B合金；步骤6)的工艺如下：
(6)中轧及时效：将步骤(5)处理过的板坯，进行常规两道次中轧+时效(先进行第一道次冷轧，变形量50％；接着进行第二道次冷轧，变形量50％，控制总变形量75％；然后进行时效处理，时效温度为450℃，时效时间为4h)，时效过程在分解氨的气氛下进行；时效完毕后，进行酸洗，去除表面的氧化物；
对其力学性能和导电性能进行检测，结果如表4所示：实施例3中通过引入预时效可提高带材的力学性能和导电性能。
表4

Claims (10)

1.一种铜合金，其特征在于，按照质量百分比，包括有以下成分：Sn：1.0-5.0wt％；Mg：0.5-1.5wt％；Ni：0.2-0.5wt％；Si：0.2-0.5wt％；Zn：0.2-0.5wt％；Al：0.05-0.2wt％；Mn：0.05-0.20wt％，Ce：0.05-0.10wt％，Ca：0.005-0.01wt％；余量是Cu和不可避免的杂质，其中杂质Fe含量≤0.01％，总量为100％；合金化元素中2.5≤Sn/Mg≤5.0，2.5≤(Mg+Ni)/Si≤4.0，2.5≤Ni/(Al+Mn)≤4.0。
2.根据权利要求1所述的铜合金，其特征在于，按照质量百分比，包括有以下成分：Sn：1.8-2.5wt％；Mg：0.5-1.0wt％；Ni：0.4-0.5wt％；Si：0.25-0.35wt％；Zn：0.25-0.35wt％；Al：0.05-0.15wt％；Mn：0.05-0.15wt％，Ce：0.05-0.10wt％，Ca：0.005-0.01wt％；余量是Cu和不可避免的杂质，其中杂质Fe含量≤0.01％，总量为100％；合金化元素中3.5≤Sn/Mg≤4.5,3.0≤(Mg+Ni)/Si≤3.5,2.5≤Ni/(Al+Mn)≤3.0。
3.一种根据权利要求1所述的铜合金板带材的生产方法，包括以下步骤：
1)熔炼：按照质量配比，采用纯铜、纯锡、纯镁、纯锌、纯镍、Cu-Si中间合金、Cu-Mn中间合金、Cu-Al中间合金、Cu-Ce中间合金、Cu-Ca中间合金为原料，将原料烘干后，置于用感应熔炼炉进行熔炼，得到合金熔体；
2)水平连铸：将步骤1)中的合金熔体在水平连续铸造机组上连铸成一定厚度的板坯；
3)均匀化退火：将步骤2)中的板坯在设定温度下进行保温，接着进行风冷或空冷；
4)铣面：将步骤3)中处理过的板坯，进行铣面，去除表面缺陷；
5)冷轧开坯及再结晶退火：将步骤4)中铣面后的板坯进行两道次冷轧，然后在分解氨的气氛下，进行再结晶退火；退火完毕后，进行酸洗，去除表面的氧化物；
6)中轧及时效：将步骤5)处理过的板坯，进行一道次中轧+预时效+二道次中轧+主时效处理；时效处理在分解氨的气氛下进行；时效完毕后，进行酸洗，去除表面的氧化物；
7)精轧及去应力退火：将步骤6)处理过的板坯，进行精轧，得到特定的厚度板坯，然后将板坯在分解氨的气氛下，进行退火，得到铜合金带材。
4.根据权利要求3所述的铜合金板带材的生产方法，其特征在于，所述步骤1)中，熔炼的具体步骤如下：向熔炼炉中先加入纯铜、纯镍，接着加覆盖剂-煅烧木炭，升温至1200℃～1250℃进行熔化；熔化后，控制炉温在1180～1200℃，加入纯锡进行熔化；熔化后加入Cu-Si中间合金、Cu-Mn中间合金、Cu-Al中间合金进行熔化；熔化后再接着加入纯镁、纯锌，熔化后在接着加入Cu-Ce和Cu-Ca中间合金，熔化后，加入冰晶石和氟化钙，搅拌捞渣，得到合金熔体；其中铜镍熔化后，熔炼炉的温度需要控制在1180～1200℃。
5.根据权利要求3所述的铜合金板带材的生产方法，其特征在于，所述步骤2)中，一定厚度为10～20mm；连铸时采用“拉-停A-反推-停B-拉”拉铸工艺。
6.根据权利要求5所述的铜合金板带材的生产方法，其特征在于，所述的拉铸时，熔体温度保持在1160～1180℃，拉距8～10mm，反推1.0～1.2mm，节距7.0～8.0mm，频率100～110次/min，拉速8.5～15m/h，停A时间为0.30～0.35s，停B时间为0.01～0.05s，冷却水压力0.2～0.4 MPa。
7.根据权利要求3所述的铜合金板带材的生产方法，其特征在于，所述步骤3)中，设定温度为650～700℃，保温时间为6～10h。
8.根据权利要求3所述的铜合金带材的生产方法，其特征在于，所述步骤5)中，第一道次冷轧变形量为35～55％，第二道次冷轧后，板坯总变形量为65～80％；再结晶退火温度为580～650℃，退火时间为4～8h。
9.根据权利要求3所述的铜合金板带材的生产方法，其特征在于，所述步骤6)中，中轧时，第一道次冷轧变形量为35％～55％，之后进行预时效，时效温度为400～420℃，时效时间为0.5～1h；第二道次冷轧变形量为35％～55％，第二道次冷轧后，板坯总变形量为65～80％，主时效温度为420～480℃，时效时间为2～6h。
10.根据权利要求3所述的铜合金板带材的生产方法，其特征在于，所述步骤7)中，精轧采用变形量为10～40％的冷轧工艺，特定的厚度为0.5～2mm；去应力退火温度为180～230℃，退火时间为1～4h。
CN201910662317.4A 2019-07-22 2019-07-22 一种环保高导弹性耐蚀铜合金及其板带材的生产方法 Active CN110284018B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910662317.4A CN110284018B (zh) 2019-07-22 2019-07-22 一种环保高导弹性耐蚀铜合金及其板带材的生产方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910662317.4A CN110284018B (zh) 2019-07-22 2019-07-22 一种环保高导弹性耐蚀铜合金及其板带材的生产方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110284018A true CN110284018A (zh) 2019-09-27
CN110284018B CN110284018B (zh) 2021-04-13

Family

ID=68023644

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910662317.4A Active CN110284018B (zh) 2019-07-22 2019-07-22 一种环保高导弹性耐蚀铜合金及其板带材的生产方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110284018B (zh)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110343902A (zh) * 2019-06-21 2019-10-18 延安速源节能科技有限公司 一种铜锌记忆合金及其制备方法
CN110747363A (zh) * 2019-11-11 2020-02-04 宁波金田铜业(集团)股份有限公司 一种高强高弹导电Cu-Ti合金带材及其制备方法
CN111118316A (zh) * 2020-01-13 2020-05-08 周口师范学院 一种高强度强立方织构的铜基合金基带的制备方法
CN112322924A (zh) * 2020-10-16 2021-02-05 中南大学 一种无氧铜、制备方法及应用
CN113333696A (zh) * 2021-06-01 2021-09-03 西峡龙成特种材料有限公司 一种CuAlFeNi结晶器铜板背板及其母材与加工方法
CN113737053A (zh) * 2021-09-09 2021-12-03 浙江惟精新材料股份有限公司 一种光泽度可控的锡磷青铜板带及其制备方法
CN113774250A (zh) * 2021-09-24 2021-12-10 佛山市顺德区精艺万希铜业有限公司 一种高强度高导热高耐蚀铜合金及其制备方法
CN114032416A (zh) * 2021-11-18 2022-02-11 浙江惟精新材料股份有限公司 一种超高强度锡磷青铜及其制备方法
CN115896512A (zh) * 2022-12-25 2023-04-04 中国兵器科学研究院宁波分院 高精密蚀刻引线框架用铜合金材料的制备方法
CN115927905A (zh) * 2022-08-17 2023-04-07 中科粉研(河南)超硬材料有限公司 一种Cu-Sn-Fe-Ni系铜合金材料及其制备方法
CN115992324A (zh) * 2023-02-15 2023-04-21 宁波金田铜业(集团)股份有限公司 一种低镍锌白铜线材及其制备方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63266049A (ja) * 1987-04-24 1988-11-02 Furukawa Electric Co Ltd:The 高力銅基合金の製造法
JPH01316431A (ja) * 1988-06-15 1989-12-21 Furukawa Electric Co Ltd:The 耐食性冷媒配管用銅合金管
US6136104A (en) * 1998-07-08 2000-10-24 Kobe Steel, Ltd. Copper alloy for terminals and connectors and method for making same
WO2008144357A1 (en) * 2007-05-17 2008-11-27 Honeywell International Inc. Cold spraying method for coating compressor and turbine blade tips with abrasive materials
CN104831114A (zh) * 2015-05-12 2015-08-12 苏州列治埃盟新材料技术转移有限公司 新型多组分环保无铅合金新材料合金棒及其制备方法
CN108026612A (zh) * 2015-09-18 2018-05-11 同和金属技术有限公司 铜合金板材及其制造方法
CN108285988A (zh) * 2018-01-31 2018-07-17 宁波博威合金材料股份有限公司 析出强化型铜合金及其应用
CN109022900A (zh) * 2018-08-17 2018-12-18 宁波博威合金材料股份有限公司 一种综合性能优异的铜合金及其应用

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63266049A (ja) * 1987-04-24 1988-11-02 Furukawa Electric Co Ltd:The 高力銅基合金の製造法
JPH01316431A (ja) * 1988-06-15 1989-12-21 Furukawa Electric Co Ltd:The 耐食性冷媒配管用銅合金管
US6136104A (en) * 1998-07-08 2000-10-24 Kobe Steel, Ltd. Copper alloy for terminals and connectors and method for making same
WO2008144357A1 (en) * 2007-05-17 2008-11-27 Honeywell International Inc. Cold spraying method for coating compressor and turbine blade tips with abrasive materials
CN104831114A (zh) * 2015-05-12 2015-08-12 苏州列治埃盟新材料技术转移有限公司 新型多组分环保无铅合金新材料合金棒及其制备方法
CN108026612A (zh) * 2015-09-18 2018-05-11 同和金属技术有限公司 铜合金板材及其制造方法
CN108285988A (zh) * 2018-01-31 2018-07-17 宁波博威合金材料股份有限公司 析出强化型铜合金及其应用
CN109022900A (zh) * 2018-08-17 2018-12-18 宁波博威合金材料股份有限公司 一种综合性能优异的铜合金及其应用

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DAISUKE KANEKO等: "The Influence of Alloy Composition and Heat-Treatments on the Shape Memory Properties in a Cu-Sn-X Alloy", 《MATERIALS SCIENCE FORUM》 *
张洋等: "不同工艺热处理后超高强Cu-15Ni-8Sn-Zn-0.8Al-0.2Si", 《腐蚀与防护》 *

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110343902A (zh) * 2019-06-21 2019-10-18 延安速源节能科技有限公司 一种铜锌记忆合金及其制备方法
CN110747363B (zh) * 2019-11-11 2021-08-27 宁波金田铜业(集团)股份有限公司 一种高强高弹导电Cu-Ti合金带材及其制备方法
CN110747363A (zh) * 2019-11-11 2020-02-04 宁波金田铜业(集团)股份有限公司 一种高强高弹导电Cu-Ti合金带材及其制备方法
CN111118316A (zh) * 2020-01-13 2020-05-08 周口师范学院 一种高强度强立方织构的铜基合金基带的制备方法
CN112322924B (zh) * 2020-10-16 2022-05-20 中南大学 一种无氧铜、制备方法及应用
CN112322924A (zh) * 2020-10-16 2021-02-05 中南大学 一种无氧铜、制备方法及应用
CN113333696A (zh) * 2021-06-01 2021-09-03 西峡龙成特种材料有限公司 一种CuAlFeNi结晶器铜板背板及其母材与加工方法
CN113333696B (zh) * 2021-06-01 2023-02-17 西峡龙成特种材料有限公司 一种CuAlFeNi结晶器铜板背板及其母材与加工方法
CN113737053A (zh) * 2021-09-09 2021-12-03 浙江惟精新材料股份有限公司 一种光泽度可控的锡磷青铜板带及其制备方法
CN113774250A (zh) * 2021-09-24 2021-12-10 佛山市顺德区精艺万希铜业有限公司 一种高强度高导热高耐蚀铜合金及其制备方法
CN113774250B (zh) * 2021-09-24 2024-05-10 佛山市顺德区精艺万希铜业有限公司 一种高强度高导热高耐蚀铜合金及其制备方法
CN114032416A (zh) * 2021-11-18 2022-02-11 浙江惟精新材料股份有限公司 一种超高强度锡磷青铜及其制备方法
CN115927905A (zh) * 2022-08-17 2023-04-07 中科粉研(河南)超硬材料有限公司 一种Cu-Sn-Fe-Ni系铜合金材料及其制备方法
CN115896512A (zh) * 2022-12-25 2023-04-04 中国兵器科学研究院宁波分院 高精密蚀刻引线框架用铜合金材料的制备方法
CN115992324A (zh) * 2023-02-15 2023-04-21 宁波金田铜业(集团)股份有限公司 一种低镍锌白铜线材及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN110284018B (zh) 2021-04-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110284018B (zh) 一种环保高导弹性耐蚀铜合金及其板带材的生产方法
CN102061406B (zh) 一种高弹性铜镍锰合金及其制备方法
CN102925746B (zh) 高性能Cu-Ni-Si系铜合金及其制备和加工方法
CN104278171B (zh) 一种CuTi系弹性铜合金及其制备方法
CN108149062B (zh) 一种超高强高导电性铜合金及其制备方法
CN105714148B (zh) 一种调幅分解型高强铜镍锡合金
CN104630556B (zh) 一种超高强高韧高耐蚀CuNiSiNbSn系弹性铜合金及其制备方法
CN109022896A (zh) 一种具有电磁波屏蔽性能的高强高导耐热Cu-Fe-Y-Mg合金材料及其制备方法
CN101984107B (zh) CuNiSiAl系弹性铜合金的制备方法
CN115652132B (zh) 铜合金材料及其应用和制备方法
CN108165853B (zh) 一种高电磁屏蔽效能镁合金及其制备方法
CN112251627A (zh) 一种高强高导Cu-Sc合金及其制备方法
CN113528900A (zh) 一种短流程高导电6系铝合金板带材及其制备方法
CN113528899A (zh) 一种高导热高强度铝合金薄板及其制备方法
CN105063418B (zh) 一种低合金化铜带的制备方法
CN101654749A (zh) 一种易切削黄铜及其带材的加工方法
CN111118336B (zh) 一种耐腐蚀高弹性铜合金插套材料及制备方法
CN113564413B (zh) 一种高导耐蚀高镍含铝铜合金及其制备方法
CN103421980B (zh) 一种高强弹性黄铜及其制备方法
CN110747369A (zh) 一种无铅易切削硅镁钙黄铜合金及其制备方法
CN114672688A (zh) 一种铜合金及其制备方法和应用
CN112831686A (zh) 一种高强高导铜铬锆棒材的制备方法
CN116065060B (zh) 一种含AlFeCrCoCu高强高导Al-Mg-Si系合金及制备方法
CN113862511B (zh) 一种Cu-Ni-Mn-P合金及其制备方法
CN112251628A (zh) 一种高强耐蚀高导热易切削无铅环保硅黄铜及其制备与应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20240712

Address after: No. 85 Zhiyuan Road, Jiangnan Park, Lanxi Economic Development Zone, Jinhua City, Zhejiang Province (self declared)

Patentee after: Zhejiang Xinyan Electronic Materials Co.,Ltd.

Country or region after: China

Address before: Yuelu District City, Hunan province 410083 Changsha Lushan Road No. 932

Patentee before: CENTRAL SOUTH University

Country or region before: China