CN103276236A

CN103276236A - 一种银铜板带材料及其生产工艺

Info

Publication number: CN103276236A
Application number: CN2013102302887A
Authority: CN
Inventors: 徐高磊
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-06-11
Filing date: 2013-06-11
Publication date: 2013-09-04

Abstract

本发明涉及一种银铜板带材料及其生产工艺，其化学成分质量百分比为：铜和银总量≥99.95%，其中银含量为0.04～0.15%；氧含量≤0.0005%；锡含量为0.005～0.05%；稀土含量0.01～0.05%；其他杂质总和≤0.01%；各组份之和为百分之百。生产工艺：1）熔铸；2）连续挤压；3）冷轧；4）退火；5）冷轧；6）分切；7）包装入库。本发明的技术优势是：材料成分合理，采用新型熔铸炉和在线除气装置，保证了银铜板带材料的高强高导高软化温度等性能，满足了核聚变装置、换向器、触点开关等领域的性能要求；生产工艺流程短、高效、节能，与传统生产工艺节约能耗20%以上，成材率达到75%以上。

Description

一种银铜板带材料及其生产工艺

技术领域

本发明涉及一种有色金属加工领域技术，特别是一种银铜板带材料及其加工工艺方法。

背景技术

银铜板带材料作为高强高导铜合金，广泛应用于换向器、触点开关、核聚变设备等方面。目前，银铜板带材料的生产工艺是配料—熔铸—锯切—铣面—加热—热轧—冷轧—锯切—包装。该生产工艺主要存在工艺流程长、能耗高、生产成本高等不足。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种银铜板带材料及其加工工艺方法，可以提供换向器、触点开关、核聚变设备等关键材料，同时该方法具有生产工艺流程短、能耗低、生产效率高等优点。

为了实现解决上述技术问题的目的，本发明采用了如下的技术方案：

本发明的一种银铜板带合金材料，其化学成分质量百分比为：铜和银总量≥99.95%，其中银含量为0.04~0.15%；氧含量≤0.0005%；锡含量为0.005~0.05%；稀土含量0.01~0.05%；其他杂质总和≤0.01%；各组份之和为百分之百。

控制各元素在合金中含量的目的：

银元素：对铜的导电率和导热率影响不大，对塑性影响很小，但是可以显著提高铜的再结晶温度和蠕变强度；如果材料含量高则增加生产成本、低于下限则效果不明显。

氧元素：氧元素几乎不熔于铜，含氧铜凝固时，铜和氧生成Cu₂O脆性相，进而形成以网络组织分布在晶界上的Cu-Cu₂O共晶体，对铜的机械性能产生严重影响；以及还原性气体氛围中退火时发生的裂纹和气泡；与杂质共同引起的导电率下降等，因此，氧含量≤0.0005%。

锡元素：锡可以提高铜的软化温度，对铜的加工性能没有影响。

稀土元素：稀土元素对铜力学性能有益，而对导电率影响不大，稀土元素可与铜中的杂质铅、铋等形成高熔点化合物，细化晶粒，提高铜的韧性。

一种银铜板带材料及其生产工艺，其生产工艺包括如下步骤：1）熔铸：将阴极铜预热烘干后置于熔铸装置中熔化，熔铸装置包括熔化炉、静置炉、铸造炉三部分，采用木炭及石墨鳞片覆盖铜液表面，经在线除气装置除气、脱氧后，用牵引机组离合式真空上引铜杆，然后铜杆进入收线装置；2）连续挤压：将步骤1）所得的银铜杆通过连续挤压机组生产铜带坯；3）冷轧；4）退火；5）冷轧；6）分切；7）包装入库。

所述的步骤1）中阴极铜采用高纯阴极铜；所述的熔炼装置包括熔炼炉、静置炉、铸造炉。所述的阴极铜在熔炼炉中熔化，熔化温度为1150℃～1200℃，采用木炭覆盖。所述的银、锡、稀土等元素在静置炉中熔化；所述银、锡、稀土等元素的成分控制：银为0.04~0.15%；氧含量≤0.0005%；锡含量为0.005~0.05%；稀土含量0.01~0.05%；所述的静置炉中安装了除气脱氧装置，其作用是将银、锡、稀土等元素成分充分溶解于铜熔体中，同时减少铜熔体中氧含量，控制氧含量≤0.0005%，提高银铜板带材料的力学性能；所述的熔炼装置中静置炉温度为1150℃～1200℃，采用木炭覆盖。所述的熔炼装置中保温炉的温度为1140℃～1150℃，采用石墨磷片覆盖。

所述的在线除气装置使用的惰性气体是采用99.996%的氩气或99.996%氮气中的一种，气源出口压力为0.5MPa，流量为1～1.25Nm³/h，转子转速为50～150r/min；

所述的牵引机组的引杆速度为500～1500mm/min，引杆直径为Ф9.5mm～Ф30mm，冷却循环出水温度35℃～50℃。

所述的木炭的粒度为30mm～50mm，覆盖厚度100mm～150mm；所述的石墨磷片的覆盖厚度30mm～40mm。

所述的步骤2）中连续挤压机转速为4～12r/min；所述的铜带坯挤出速度为5～15m/min；所述的铜带坯挤出后的温度700～900℃；所述的冷却介质为水与酒精的混合液，酒精浓度为10～20%；所述的银铜带坯经水与酒精混合液冷却后的温度≤30℃。

所述的步骤3）轧制工序采用冷轧机组对步骤2）所得的铜带坯料进行轧制，加工率为70～90%。

所述的步骤4）退火工序采用光亮退火设备对步骤3）所得的铜带进行中间退火，退火温度为400℃～500℃，退火时间为2～6h。

所述的步骤5）冷轧工序采用可逆液压冷轧机组对步骤4）所得的铜带坯料进行精轧，加工率为35～40%。

所述的步骤6）分切工序采用高精度分切机组对步骤5）所得的银铜带进行分切。

所述的步骤7）包装入库工序将步骤6）分切后的银铜带进行包装入库。

本发明的有益效果是：通过使用本发明提供的一种银铜板带材料生产工艺，具有以下优点：

1.合理优化银铜板带材料的成分，铜和银总量≥99.95%，其中银含量为0.04~0.15%；氧含量≤0.0005%；锡含量为0.005~0.05%；稀土含量0.01~0.05%，保证了银铜板带材料的高强高导性能和高软化温度，满足了核聚变装置、换向器、触点开关等领域的性能要求；

2.采用连续挤压技术与上引连铸技术相结合，生产工艺流程短、高效、节能。本发明与传统生产工艺相比节省了铸锭加工、铣面、剪边等工序，有益效果是节约能耗20%以上，成材率达到75%以上。

3.采用新型的包括熔炼炉、静置炉、铸造炉等三部分组成的熔铸炉，在熔炼炉中熔炼阴极铜，静置炉中添加银、锡、稀土等元素，使各元素充分熔解。采用在线除气装置，利用旋转的转子有助于各元素的充分熔解，同时使氧含量≤0.0005%，其有益效果是提高铜带的焊接性能，同时避免O与Cu反应生成共晶体(Cu+Cu₂O)，影响铜带的塑性加工性能。

具体实施方式

1）上引铜杆：以表面无“铜豆”、酸迹等缺陷的高纯阴极电解铜切除挂耳为原料，经预热烘干后置于熔炼装置中熔化（熔炼装置包括熔炼炉、静置炉、铸造炉），熔炼炉的温度为1160℃，熔炼炉中的铜液采用木炭覆盖，木炭的粒度为40mm，覆盖厚度为125mm，保证熔炼炉的还原气氛；通过熔炼炉熔化后的铜液通过流沟流入静置炉，静置炉的温度为1160℃，静置炉中的铜液采用木炭覆盖，木炭的粒度为35mm，覆盖厚度为120mm，静置炉中按照银含量为0.04~0.15%；锡含量为0.005~0.05%；稀土含量0.01~0.05%的各成分要求进行配料，其中银采用纯银条，锡采用纯锡条，稀土采用10~20%的稀土含量的铜合金；静置炉内安装有在线除气装置，通过在线除气装置向铜液内充入99.996%的氩气，并通过受控的旋转石墨轴和转子，将计量的氩气压入铜液中并打散成微小气泡，使其均匀的分散在铜液中，从而达到除气、脱氧的目的，气源出口压力0.5MPa，流量1.15Nm³/h，转子转速控制在100r/min；铜液经流沟流入铸造炉，铸造炉的温度为1145℃，采用石墨磷片覆盖，覆盖厚度为35mm；用牵引机组离合式真空上引铜杆，牵引机组的引杆速度为1000mm/min，引杆直径为Ф30mm，经冷却循环水冷却，冷却循环出水温度40℃，然后铜杆进入收线装置，所得铜杆的直径为Ф30mm。

2）连续挤压：将步骤1）所得直径为Ф30mm的铜杆通过连续挤压机组制作铜带坯，铜带坯挤出速度为10m/min，铜带坯被挤出后温度达到800℃，迅速用冷却介质（冷却介质为水与酒精的混合液，酒精浓度为15%）冷却至30℃。

3）冷轧：采用冷轧机组对步骤2）所得的铜带坯料进行轧制，加工率为80%；

4）退火：采用光亮退火设备对步骤3）所得的无氧铜带进行中间退火，退火温度为450℃，退火时间为4h；

5）冷轧：采用可逆液压冷轧机组对步骤4）所得的银铜带坯料进行精轧，加工率为38%；

6）分切：采用分切设备按照要求尺寸对铜带进行分切；

7）包装入库：成品铜带检验合格后包装入库。

Claims

1.一种银铜板带材料及其生产工艺，其特征在于：材料的化学成分质量百分比为：铜和银总量≥99.95%，其中银含量为0.04~0.15%；氧含量≤0.0005%；锡含量为0.005~0.05%；稀土含量0.01~0.05%；其他杂质总和≤0.01%；各组份之和为百分之百。

2.一种权利要求1所述银铜板带材料其生产工艺，其特征在于：包括如下步骤：

1）熔铸：将阴极铜预热烘干后置于熔铸装置中熔化，熔铸装置包括熔化炉、静置炉、铸造炉三部分，采用木炭及石墨鳞片覆盖铜液表面，经在线除气装置除气、脱氧后，用牵引机组离合式真空上引铜杆，然后铜杆进入收线装置；2）连续挤压：将步骤1）所得的银铜杆通过连续挤压机组生产银铜板带坯；3）冷轧；4）退火；5）冷轧；6）分切；7）包装入库。

3.如权利要求2所述的一种银铜板带材料及其生产工艺，其特征在于：所述的步骤1）中熔铸装置包括熔炼炉、静置炉、铸造炉；所述的阴极铜在熔炼炉中熔化，熔化温度为1150℃～1200℃，采用木炭覆盖；所述的银、锡、稀土等元素在静置炉中熔化；所述的静置炉中安装了除气脱氧装置，其作用是将银、锡、稀土等元素成分充分溶解于铜熔体中，同时减少铜熔体中氧含量，控制氧含量≤0.0005%，提高银铜板带材料的力学性能；所述的熔炼装置中静置炉温度为1150℃～1200℃，采用木炭覆盖；所述的熔炼装置中铸造炉的温度为1140℃～1150℃，采用石墨磷片覆盖。

4.如权利要求2所述的一种银铜板带材料及其生产工艺，其特征在于：所述的步骤2）中连续挤压机转速为4～12r/min；所述的银铜板带坯挤出后的温度700～900℃；所述的冷却介质为水与酒精的混合液，酒精浓度为10～20%；所述的银铜带坯经水与酒精混合液冷却后的温度≤30℃。

5.如权利要求2所述的一种银铜板带材料及其生产工艺，其特征在于：所述的步骤3）轧制工序采用冷轧机组对步骤2）所得的银铜板带坯料进行轧制，总加工率为70～90%。

6.如权利要求2所述的一种银铜板带材料及其生产工艺，其特征在于：所述的步骤4）退火工序采用光亮退火设备对步骤3）所得的银铜板带进行中间退火，退火温度为400℃～500℃，退火时间为2～6h；所述的步骤5）冷轧工序采用可逆液压冷轧机组对步骤4）所得的银铜板带坯料进行精轧，总加工率为35～40%。