CN103602852B - 锡黄铜带及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种锡黄铜带及其制造方法，属于铜合金的技术领域，含有以下重量百分比的铜73-77%、锡0.5-1.5%、铁≤0.3%、镍≤0.3%、铅≤0.01%，余量为锌。本发明锡黄铜带的抗拉强度可以达到800MPa以上，屈服强度可以达到760MPa以上，且导电率达到25%AICS左右，且价格同比C5210低2万元左右。完全满足电气、电子零部件用材料所需的高抗拉强度、高屈服强度、高弹性，优良的导电率、耐应力松弛性、耐应力腐蚀开裂性，及低价格等优良特性。
Description
技术领域
本发明公开一种锡黄铜带及其制造方法，属于铜合金的技术领域。
背景技术
近年来，随着电子工业的发展，电气、电子部件的连接器趋向于小型化、薄形化发展，要求用于制造连接器的铜合金在具有良好的强度和冲压成形性的同时还要求具备较高的导电率、抗蠕变特性。
就连接器而言，在插拔时对弯曲部位要求具有不发生塑性变形的强度。电线的压接、嵌合接合所需求的抗拉强度为650MPa以上，最好在700MPa以上，更好在750MPa以上，屈服强度要求在600MPa以上，最好在650MPa一起上，更好在700MPa以上。
以前，连接器用铜合金大多使用普通黄铜和锡磷青铜。其中，黄铜作为低价格材料而被采用，但其材质为SH的抗拉强度和屈服强度典型值为640MPa和570MPa，显然很难满足连接器在强度上的要求，而且其不具备良好的耐应力松弛性和耐应力腐蚀开裂性。锡磷青铜虽然具备高的强度和良好的耐应力松弛性、耐应力腐蚀开裂性，但其导电率较低，只有12%IACS左右，在连接器通电过程中会产生很大的热量，只有铜合金材料导电率达到20%IACS以上，才能有效的抑制通电时产生的热量。而且锡磷青铜的价格方面存在价格高的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种高性能、低价格的锡黄铜带及其制造方法。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：
一种锡黄铜带，含有以下重量百分比的铜73-77%、锡0.5-1.5%、铁≤0.3%、镍≤0.3%、铅≤0.01%，余量为锌。
本发明锡黄铜带的制造方法，包括如下步骤：
（1）原料的选取：原料由镀锡黄铜角料、电解铜、H70黄铜边角料、锡条组成，其中，电解铜、锡条的二者重量和占原料总重量的10-50%，余量为H70黄铜边角料和镀锡黄铜角料；（2）熔炼；（3）水平连铸；（4）铣面；（5）绕卷，采用小加工率轧制，主要目的是改变水平连铸坯的铸造组织；（6）第一次退火，属均匀化退火热处理，起到减少铸造时的组织偏析的作用；（7）粗轧，正常的压力加工过程，考虑来料的铸造组织向加工组织的转变不是很彻底，选用的加工率小于50%的范围内；（8）第二次退火，属再结晶软化退火热处理；（9）中间轧制，随着加工组织的形成，选用50%左右的加工率生产；（10）第三次退火，属再结晶软化退火热处；（11）中间轧制，选用超过50%的加工率生产；（12）酸洗剪边，去除碎边，清除表面氧化物；（13）第四次退火，属再结晶软化退火热处理；（14）酸洗，去除铜材表面的氧化物、灰分；（15）精轧，正常的加工过程，起到呈上启下的作用；（16）第五次退火；（17）酸洗，去除铜材表面的氧化物、灰分；（18）精轧，属预精轧控制轧制，一方面给成品轧制留足加工率，另一方面为成品晶粒组织的细化、均匀性给与充足的变形能；（19）第六次退火，再结晶软化退火，同时，控制好成品晶粒度；（20）酸洗，去除铜材表面的氧化物、灰分；（21）成品轧制，确保交货时的机械性能；（22）拉弯矫，确保交货时的铜材板型；（23）第七次退火，去应力低温退火，起到提高弹性极限的作用；（24）成品酸洗钝化处理，确保成品表面干净、防氧化；（25）成品剪切、检验、包装入库。
所述步骤（1）中，电解铜、H70黄铜边角料、锡条之间的重量比为50:55:1。
所述步骤（2）中，熔化炉转炉温度1150-1220℃。转炉前需进行实际温度检测。熔化后需进行表面铜水表面覆盖，可选用经锻烧干燥的木炭，起到铜水排气除氧的作用。
所述步骤（3）中，保温炉拉铸控制温度1050-1110℃，保温炉液面高度差控制在小于20厘米，保持相对平衡的铸造压力。铸坯端面的温度差控制在50℃以下。铸坯表面要光滑。
所述步骤（4）中，上下面各铣掉0.7-0.8mm。铣面后表面不能有氧化物、压屑、压坑。有条件的在铣面卷取时进行夹纸。
所述步骤（6）的退火温度为670-690℃、保温时间为7-9小时；步骤（8）的退火温度为560℃、保温时间为5.5小时；步骤（10）的退火温度为480℃、保温时间为5小时；步骤（13）的退火温度为460℃、保温时间为5小时；步骤（16）的退火温度为450℃、保温时间为5小时；步骤（19）的退火温度为400℃、保温时间为5小时；步骤（23）的退火温度为200—245℃、保温时间为4小时。
本发明锡黄铜带中，少量的锡有使合金抗拉强度、屈服强度等机械性能改善的效果。但是锡含量的增加会使合金导电率下降，且在与锌共存的情况下，会加剧境界偏析，降低合金加工性。为了控制合金导电率，锡的含量必须在不超过1.8%的范围，且当锡含量超过1.5%时反而会降低黄铜的性能。但是锡的含量小于0.3%时，机械性能改善的效果就不能体现。锡的另外一个重要作用就是抑制黄铜脱锌，提高黄铜的耐蚀性能。
本发明锡黄铜带中，通过添加锌从而使合金的强度、弹性得到提高，并且锌比铜价格低，因此希望可以添加更多的锌。但锌添加量超过20%时，在与锡共存的情况下，将发生晶界偏析，从而降低其加工性。且其耐腐蚀性、耐应力腐蚀开裂性也随着降低。锌添加量低于23%时，其抗拉强度、屈服强度等强度和弹性不足，并且镀锡黄铜角料在溶解时将会吸收许多氢气，从而使铸坯容易产生气孔。但锌含量太少时，从经济角度看，是不利的，因此锌含量控制在23-27%范围较好。
总之，本发明锡黄铜带的抗拉强度可以达到800MPa以上，屈服强度可以达到760MPa以上，且导电率达到25%AICS左右，且价格同比C5210低2万元左右。完全满足电气、电子零部件用材料所需的高抗拉强度、高屈服强度、高弹性，优良的导电率、耐应力松弛性、耐应力腐蚀开裂性，及低价格等优良特性。
具体实施方式
实施例1
一种锡黄铜带的制造方法，包括如下步骤：
（1）原料的选取：原料由镀锡黄铜角料、电解铜、H70黄铜边角料、锡条组成，其中，电解铜、锡条的二者重量和占原料总重量的30%，余量为H70黄铜边角料和镀锡黄铜角料，且电解铜、H70黄铜边角料、锡条之间的重量比为50:55:1。（2）熔炼，熔化炉转炉温度控制在1170±15℃；（3）水平连铸；铸造工艺：拉10-15mm、反推一（0-1.6）mm停2-5秒、反推二（1-1.8mm），保温炉拉铸控制温度1075±10℃、铸坯厚度16mm，保温炉液面高度差控制在小于20厘米，铸坯端面的温度差控制在50℃以下；（4）铣面，上下面各铣掉0.7-0.8mm；（5）绕卷（14.5→13.0mm）；（6）第一次退火；（7）粗轧（13.3mm轧至8.5mm）；（8）第二次退火；（9）中间轧制（8.5mm轧至4.5mm）；（10）第三次退火；（11）中间轧制（4.5mm轧至1.7mm)；（12）酸洗剪边；（13）第四次退火；（14）酸洗；（15）精轧（1.7mm轧至0.85mm)；（16）第五次退火；（17）酸洗；（18）精轧（0.85mm轧至0.393mm，此为留底轧制，控制最终成品加工率来控制成品性能)；（19）第六次退火；（20）酸洗；（21）成品轧制（0.393mm轧至0.15mm)；（22）拉弯矫；（23）第七次退火；（24）成品酸洗钝化处理；（25）成品剪切、检验、包装入库。
其中，步骤（6）的退火温度为690℃、保温时间为8小时；步骤（8）的退火温度为560℃、保温时间为5.5小时；步骤（10）的退火温度为480℃、保温时间为5小时；步骤（13）的退火温度为460℃、保温时间为5小时；步骤（16）的退火温度为450℃、保温时间为5小时；步骤（19）的退火温度为400℃、保温时间为5小时；步骤（23）的退火温度为245℃、保温时间为4小时。
原料管理对水平连铸坯的质量控制很关键，所选用角料在使用前要求进行脱水、脱油，并经300℃烘干处理。原则上选用T1电解铜，电解铜表面应洁净，表面绿色附着物总面积不大于5%，表面5mm以上的园头密集结粒总面积不大于单面面积的10%；选用Zn-0H70黄铜边角料，表面不允许有溶洞、夹层、浮渣及外来夹杂物；选用Sn-0锡锭，锡锭应洁净，无腐蚀、无锡疫、无毛刺和外来夹杂物。
通过上述工艺制备出来的锡黄铜带，含有以下重量百分比的铜75.0-75.7%、锡0.75-0.84%、铁≤0.3%、镍≤0.3%、铅≤0.01%，余量为锌。
同时，通过上述工艺制备出来的锡黄铜带具有以下性能：抗拉强度：756～768MPa，Hv：232～243，延伸率：2.5%～4.4%。
实施例2
一种锡黄铜带的制造方法，包括如下步骤：
（1）原料的选取：原料由镀锡黄铜角料、电解铜、H70黄铜边角料、锡条组成，其中，电解铜、锡条的二者重量和占原料总重量的25%，余量为H70黄铜边角料和镀锡黄铜角料，且电解铜、H70黄铜边角料、锡条之间的重量比为50:55:1。（2）熔炼，熔化炉转炉控制温度1180±15℃；（3）水平连铸；铸造工艺：拉10-15mm、反推一（0-1.6）mm停2-5秒、反推二（1-1.8mm），保温炉拉铸控制温度1080±10℃、铸坯厚度16mm，保温炉液面高度差控制在小于20厘米，铸坯端面的温度差控制在50℃以下；（4）铣面，上下面各铣掉0.7-0.8mm；（5）绕卷（14.5→13.3mm）；（6）第一次退火；（7）粗轧（13.3mm轧至8.5mm）；（8）第二次退火；（9）中间轧制（8.5mm轧至4.3mm）；（10）第三次退火；（11）中间轧制（4.3mm轧至2.0mm)；（12）酸洗剪边；（13）第四次退火；（14）酸洗；（15）精轧（2.0mm轧至1.0mm)；（16）第五次退火；（17）酸洗；（18）精轧（1.0mm轧至0.5mm，此为留底轧制，控制最终成品加工率来控制成品性能)；（19）第六次退火；（20）酸洗；（21）成品轧制（0.5mm轧至0.4mm)；（22）拉弯矫；（23）第七次退火；（24）成品酸洗钝化处理；（25）成品剪切、检验、包装入库。
其中，步骤（6）的退火温度为680℃、保温时间为8.5小时；步骤（8）的退火温度为560℃、保温时间为5.5小时；步骤（10）的退火温度为480℃、保温时间为5小时；步骤（13）的退火温度为460℃、保温时间为5小时；步骤（16）的退火温度为450℃、保温时间为5小时；步骤（19）的退火温度为400℃、保温时间为5小时；步骤（23）的退火温度为200℃、保温时间为4小时。
原料管理对水平连铸坯的质量控制很关键，所选用角料在使用前要求进行脱水、脱油，并经300℃烘干处理。原则上选用T1电解铜，电解铜表面应洁净，表面绿色附着物总面积不大于5%，表面5mm以上的园头密集结粒总面积不大于单面面积的10%；选用Zn-0H70黄铜边角料，表面不允许有溶洞、夹层、浮渣及外来夹杂物；选用Sn-0锡锭，锡锭应洁净，无腐蚀、无锡疫、无毛刺和外来夹杂物。
通过上述工艺制备出来的锡黄铜带，含有以下重量百分比的铜74.9-75.5%、锡0.70-0.76%、铁≤0.3%、镍≤0.3%、铅≤0.01%，余量为锌。
同时，通过上述工艺制备出来的锡黄铜带具有以下性能：抗拉强度：620-630MPa、HV：195-205、延伸率：5%～7%。
实施例3
一种锡黄铜带的制造方法，包括如下步骤：
（1）原料的选取：原料由镀锡黄铜角料、电解铜、H70黄铜边角料、锡条组成，其中，电解铜、锡条的二者重量和占原料总重量的22%，余量为H70黄铜边角料和镀锡黄铜角料，且电解铜、H70黄铜边角料、锡条之间的重量比为50:55:1。（2）熔炼，熔化炉转炉控制温度1185±15℃；（3）水平连铸；铸造工艺：拉10-15mm、反推一（0-1.6）mm停2-5秒、反推二（1-1.8mm），保温炉拉铸控制温度1085±10℃、铸坯厚度16mm，保温炉液面高度差控制在小于20厘米，铸坯端面的温度差控制在50℃以下；（4）铣面，上下面各铣掉0.7-0.8mm；（5）绕卷（14.5→13.3mm）；（6）第一次退火；（7）粗轧（13.3mm轧至8.5mm）；（8）第二次退火；（9）中间轧制（8.5mm轧至4.0mm）；（10）第三次退火；（11）中间轧制（4.0mm轧至1.5mm)；（12）酸洗剪边；（13）第四次退火；（14）酸洗；（15）精轧（1.5mm轧至0.705mm)；（16）第五次退火；（17）酸洗；（18）精轧（0.705mm轧至0.6mm，此为留底轧制，控制最终成品加工率来控制成品性能)；（19）第六次退火；（20）酸洗；（21）成品轧制（0.6mm轧至0.5mm)；（22）拉弯矫；（23）第七次退火；（24）成品酸洗钝化处理；（25）成品剪切、检验、包装入库。
其中，步骤（6）的退火温度为670℃、保温时间为9小时；步骤（8）的退火温度为560℃、保温时间为5.5小时；步骤（10）的退火温度为480℃、保温时间为5小时；步骤（13）的退火温度为460℃、保温时间为5小时；步骤（16）的退火温度为450℃、保温时间为5小时；步骤（19）的退火温度为400℃、保温时间为5小时；步骤（23）的退火温度为200℃、保温时间为4小时。
原料管理对水平连铸坯的质量控制很关键，所选用角料在使用前要求进行脱水、脱油，并经300℃烘干处理。原则上选用T1电解铜，电解铜表面应洁净，表面绿色附着物总面积不大于5%，表面5mm以上的园头密集结粒总面积不大于单面面积的10%；选用Zn-0H70黄铜边角料，表面不允许有溶洞、夹层、浮渣及外来夹杂物；选用Sn-0锡锭，锡锭应洁净，无腐蚀、无锡疫、无毛刺和外来夹杂物。
通过上述工艺制备出来的锡黄铜带，含有以下重量百分比的铜74.1-74.8%、锡0.65-0.70%、铁≤0.3%、镍≤0.3%、铅≤0.01%，余量为锌。
同时，通过上述工艺制备出来的锡黄铜带具有以下性能：抗拉强
度：492-513MPa、HV：156-167、延伸率：17%～19%。
1.本发明锡黄铜带物理性能比较
| 牌号 | HSn75-1（本发明） | C2600 | C5191 |
| 熔点（℃） | 950 | 955 | 1045 |
| 比重（g/cm3） | 8.6 | 8.53 | 8.83 |
| 热彭胀系数106/K | 20.2 | 19.9 | 18.0 |
| 热传导率（W/（m.k） | 109 | 121 | 67 |
| 导电率（%IACS） | 25 | 28 | 13 |
| 纵弹性模量（KN/mm2） | 110 | 110 | 105 |
| 耐热性（软化温度）（℃） | 340（H）、300（ES） | 320（50%加工率） | 340（50%加工率） |
2.本发明锡黄铜带（HSn75-1）与C5191、C5210、C2600机械性能对比
上述实施例仅用于解释说明本发明的发明构思，而非对本发明权利保护的限定，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应落入本发明的保护范围。
Claims (1)
1.一种锡黄铜带的制造方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）原料的选取：原料由镀锡黄铜角料、电解铜、H70黄铜边角料、锡条组成，其中，电解铜、锡条的二者重量和占原料总重量的10-50%，余量为H70黄铜边角料和镀锡黄铜角料；（2）熔炼；（3）水平连铸；（4）铣面；（5）绕卷；（6）第一次退火；（7）粗轧；（8）第二次退火；（9）中间轧制；（10）第三次退火；（11）中间轧制；（12）酸洗剪边；（13）第四次退火；（14）酸洗；（15）精轧；（16）第五次退火；（17）酸洗；（18）精轧；（19）第六次退火；（20）酸洗；（21）成品轧制；（22）拉弯矫；（23）第七次退火；（24）成品酸洗钝化处理；（25）成品剪切、检验、包装入库；
所述步骤（1）中，电解铜、H70黄铜边角料、锡条之间的重量比为50:55:1；
所述步骤（2）中，熔化炉转炉温度1150-1220℃；
所述步骤（3）中，保温炉拉铸控制温度1050-1110℃，保温炉液面高度差控制在小于20厘米，铸坯端面的温度差控制在50℃以下；
所述步骤（4）中，上下面各铣掉0.7-0.8mm；
所述步骤（6）的退火温度为670-690℃、保温时间为7-9小时；步骤（8）的退火温度为560℃、保温时间为5.5小时；步骤（10）的退火温度为480℃、保温时间为5小时；步骤（13）的退火温度为460℃、保温时间为5小时；步骤（16）的退火温度为450℃、保温时间为5小时；步骤（19）的退火温度为400℃、保温时间为5小时；步骤（23）的退火温度为200—245℃、保温时间为4小时；
通过上述制造方法所得到的锡黄铜带含有以下重量百分比的铜73-77%、锡0.5-1.5%、铁≤0.3%、镍≤0.3%、铅≤0.01%，余量为锌。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |