CN101327515A - 一种无铅喷金料合金线材的粗线坯加工方法 - Google Patents

Abstract

一种无铅喷金料合金线材的粗线坯加工方法，属于金属化薄膜电容器端面喷金用金属材料的加工技术领域，采用水平连铸技术，先将配制好成分的无铅喷金料合金熔体移入水平连铸炉内，控制炉内合金熔体的温度在450～750℃范围内，然后流入结晶器冷却成直径为8～14mm的铸线坯，再经牵引装置牵引出结晶器，成为粗线坯；所述牵引装置的牵引速度为0.35～0.65m/min，所述的压头可为100mm以上。本发明工艺设计合理，能消除粗线坯内部存在的气泡、夹油、裹芯等缺陷，为无铅喷金料提供了一种新的加工途径，能有效提高产品质量。

Description

一种无铅喷金料合金线材的粗线坯加工方法

技术领域

本发明涉及一种无铅喷金料合金线材的粗线坯加工方法，属于金属化薄膜电容器端面喷金用金属材料的加工技术领域。

背景技术

无铅喷金料主要用于金属化薄膜电容器端面的无铅化喷金，以锡锌为基体，加入锑和铜，形成锡锌锑铜四元合金，并视需要添加少量的改良元素，包括：铋、银、铟、镍、镓、磷、铬、钛、钴、混合稀土和锗中的一种或数种。随着全球电子信息材料无铅化的发展，无铅喷金料的市场迅速扩大，但由于受加工技术的限制，目前无铅喷金料的产品质量仍存在诸多缺陷，主要在于现有无铅喷金料采用软钎焊料常规的加工工艺，即将配制好成分的合金铸成5kg左右的锭，其尺寸一般为Φ70×200(单位为mm)，然后采用3.15MN挤压机，挤压成Φ12mm左右粗线坯，再经减径工艺至成品线径。由上述挤压方法制取的粗线坯存在诸多难以克服的缺陷，如粗线坯中带有气泡，因夹油形成的开裂纹，以及两铸锭端面挤压过程焊合不良引起的裹芯现象等，部对最终产品形成极为不良的后果，如喷金过程易堵枪、断线、炸火，特别是易引起喷金设备的电流大幅度波动而造成自动停机等，在电容器喷金层端面上可明显看到粗大颗粒，制约了其进一步推广使用。

现有的水平连铸技术，一般都用于铜和铝材料的加工，这是因为铜和铝都是单一熔点的金属材料，属于易进行水平连铸的材料，而无铅喷金料由多种元素组成，固液相熔点相差悬殊(一般为100℃以上)，并形成多种复杂的金属间化合物，属难以进行水平连铸的金属材料。

发明内容

本发明的目的是为无铅喷金料提供一种工艺设计合理，能有效提高产品质量的无铅喷金料合金线材的粗线坯加工方法。

本发明为一种无铅喷金料合金线材的粗线坯加工方法，采用水平连铸技术，其特征在于先将配制好成分的无铅喷金料合金熔体移入水平连铸炉内，控制炉内合金熔体的温度在450～750℃范围内，然后流入结晶器冷却成直径为8～14mm的铸线坯，再经牵引装置牵引出结晶器，成为粗线坯。

所述牵引装置的牵引速度可为0.35～0.65m/min。

所述的压头可为100mm以上。

所述无铅喷金料合金熔体中各组份的组成按重量百分比计分别为：锡20～80％，锑0～5％，铜0～1％，铋0～2.5％，银0～1％，铟0～0.6％，镍0～0.8％，镓0～0.5％，磷0～0.6％，铬0～0.8％，钛0～1％，钴0～0.5％，锗0～0.5％，混合稀土0～0.5％，杂质含量不大于0.1％，其余为锌，各组份的重量百分比总和为100％。

本发明需对水平连铸炉内合金熔体的温度进行测控，合金熔体温度过低，会使制得的粗线坯内产生表面裂纹缺陷，并且在线坯牵引过程中造成断线坯，温度过高，虽然对牵引过程非常有利，但会造成能耗过大，合金烧损严重，研究表明水平连铸炉内合金熔体的温度控制在450～750℃范围内为佳。

由于本发明所述的无铅喷金料合金属难水平连铸加工坯料的材料，固液相熔点相差越大，则粗线坯的牵引速度越慢，反之则可以适当加快，但过慢的牵引速度，会导致粗线坯的生产效率降低，能耗增加，物料烧损严重，过快的牵引速度，则在石墨结晶模中半凝固区的合金得不到及时补充而发生线坯断裂，造成连铸中断，经研究牵引速度控制在0.35～0.65m/min为佳。

本发明的水平连铸炉内合金熔体的压头h(指线坯中心线与合金熔液液面的高度，如附图所示)对粗线坯的断裂和内裂纹的产生有一定的关系，当压头过低，静压力不足，合金熔液不能及时有效地穿过连铸坯中心半凝固区补充空隙，不利于于推动半凝固的铸线坯向前运动，经反复试验表明，压头控制在100mm以上，断线坯现象明显减少，内裂纹基本消除。

本发明所述水平连铸的粗线坯线径，可以根据成品线径或减径工艺的需要，在一定的范围内变动，但如果制取的线坯太细，虽然会十分有利于减径工艺，但产量会明显减少，物料烧损会大幅增加，制取线坯的难度也会增加。如果线坯径过粗，则会使减径工艺复杂化、能耗增加。本发明通过研究，确定粗线坯线径控制在8～14mm为佳。

本发明采用水平连铸技术加工无铅喷金料合金的粗线坯，以消除粗线坯内部存在的气泡、夹油、裹芯等缺陷，为无铅喷金料提供了一种新的加工途径。采用本发明加工的无铅喷金料合金线材粗线坯，与现有挤压工艺技术相比，具有组织结构一致性好，无内在气泡夹杂等缺陷，使经减径工艺制取的产品具有优良的力学和使用性能。

附图说明

附图是本发明的工艺流程示意图。

具体实施方式

无铅喷金料粗线坯水平连铸工艺流程如附图所示，主要包括：先将配制好成分并经处理的合金熔体4移至底部设有耐火砖5的水平连铸炉1内，盖上炉盖2，也可将配制好成分并经处理的合金熔体铸成锭，再定期将铸锭加入到水平连铸炉1中，通过热电偶3，将合金熔体4的温度控制在一定范围，水平连铸炉1内的合金熔体4在一定的压头下进入结晶器6，在结晶器内冷却结晶，形成铸线坯，牵引装置7按一定的速度将铸线坯牵引出结晶器，成为粗线坯8，通过本技术加工的粗线坯，消除了挤压方法加工粗线坯存在的内在缺陷。

实施例1：各组份的组成按重量百分比计分别为：锡20％，锑0.1％，铜0.05％，混合稀土0.1％，杂质含量不大于0.05％，锌余量。合金熔体温度700±15℃，牵引速度0.4±0.05m/min，合金熔体产生的压头130mm以上，粗线坯的线径为Φ8mm，再经减径工艺制成Φ1.8mm线径的产品。

实施例2：各组份的组成按重量百分比计分别为：锡40％，锑1.5％，铜0.1％，镍0.08％，杂质含量不大于0.1％，锌余量。合金熔体温度600±15℃，牵引速度0.5±0.05m/min，压头在120mm以上，粗线坯的线径为Φ9mm，再经减径工艺制成Φ2.2mm线径的产品。

实施例3：各组份的组成按重量百分比计分别为：锡60％，锑2％，铋0.2％，杂质含量不大于0.1％，锌余量。合金熔体温度550±15℃，牵引速度0.6±0.05m/min，压头在120mm以上，粗线坯的线径为Φ11mm，再经减径工艺制成Φ3.0mm线径的产品。

实施例4：各组份的组成按重量百分比计分别为：锡80％，锑2.5％，铜0.2％，磷0.2％，杂质含量不大于0.1％，锌余量。合金熔体温度500±10℃，牵引速度0.65±0.05m/min，压头在110mm以上，粗线坯的线径为Φ12mm，再经减径工艺制成Φ3.5mm线径的产品。

对比例：各组份的组成按重量百分比计分别为：锡60％，锑2％，铜0.2％，磷0.2％，杂质含量不大于0.1％，锌余量。合金配制好成分的熔体经处理后，铸成5.8kg左右的锭，其尺寸为Φ72×200(单位为mm)，经切除浇口，然后采用3.15MN挤压机，挤压成Φ12mm左右粗线坯，再经减径工艺制成Φ3.2mm线径的产品。

上述实施例与对比例在喷金过程中一些性能参数见下表：

实施例	电流波动幅度％	喷金过程自动停机或堵枪	喷金层粒度	炸火声次数/小时
					1	31	4小时未自动停机或堵枪	颗粒均匀	3
2	24	4小时未自动停机或堵枪	颗粒均匀	3
					3	25	4小时未自动停机或堵枪	颗粒均匀	1
4	32	4小时未自动停机或堵枪	颗粒均匀	2
					对比例	81	4小时自动停机2次，堵枪两次	可见少量粗大颗粒	8

从上表可见，本发明加工的粗线坯经减径工艺制得的成品，喷金过程的稳定性明显优于现有技术。

本发明不局限于上述实施例，可以根据不同的性能要求和情况，选择上述实施例中的不同参数，或除上述各实施例以外的不同参数，但均不以任何形式限制本发明的范围。

Claims (4)

1、一种无铅喷金料合金线材的粗线坯加工方法，采用水平连铸技术，其特征在于先将配制好成分的无铅喷金料合金熔体移入水平连铸炉内，控制炉内合金熔体的温度在450～750℃范围内，然后流入结晶器冷却成直径为8～14mm的铸线坯，再经牵引装置牵引出结晶器，成为粗线坯。

2、按权利要求1所述一种无铅喷金料合金线材的粗线坯加工方法，其特征在于所述牵引装置的牵引速度为0.35～0.65m/min。

3、按权利要求1所述一种无铅喷金料合金线材的粗线坯加工方法，其特征在于所述的压头为100mm以上。

4、按权利要求1所述一种无铅喷金料合金线材的粗线坯加工方法，其特征在于所述无铅喷金料合金熔体中各组份的组成按重量百分比计分别为：锡20～80％，锑0～5％，铜0～1％，铋0～2.5％，银0～1％，铟0～0.6％，镍0～0.8％，镓0～0.5％，磷0～0.6％，铬0～0.8％，钛0～1％，钴0～0.5％，锗0～0.5％，混合稀土0～0.5％，杂质含量不大于0.1％，其余为锌，各组份的重量百分比总和为100％。

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