CN104120340A - 一种精密电子元件打捆用Zn-Sn复合镀层捆带及其生产方法 - Google Patents

Abstract

一种精密电子元件打捆用Zn-Sn复合镀层捆带，其组分及wt%为：C：0.05~0.10%，Mn：0.30~1.00%，Si：≤0.010%，P：≤0.010%，S：≤0.010%，Nb：0.030~0.060%，V：0.040~0.070%，Als：0.050~0.080%；生产步骤：冶炼并连铸成坯及常规对铸坯加热；热轧；常规酸洗；冷轧；常规脱脂；制带。本发明产品厚度为0.5mm，抗拉强度不低于1000MPa，延伸率不低于10%，反复弯曲次数不少于8次(R=5mm)，产品表面生成了一层均匀致密、附着力强、厚度为3~4μm、具有美丽光泽的Zn-Sn复合镀层，置于室内大气环境中，比发蓝及涂漆捆带耐腐蚀仅为最高不超过二个月，提高至510天不发生明显锈蚀，完全满足精密电子元件打捆包装的需要。且捆带表面硬度较低，相对较软，对精密电子元件的损伤几乎无。

Description

一种精密电子元件打捆用Zn-Sn复合镀层捆带及其生产方法

技术领域

本发明涉及一种捆带及其生产方法，具体地属于一种精密电子元件打捆用Zn-Sn复合镀层捆带及其生产方法。 

背景技术

精密电子元件由于重量轻、表面精度高，在打捆和存放时需特别注意。目前，一般采用发蓝及涂漆捆带捆带。由于发蓝及涂漆捆带捆带表面粗糙度高、耐蚀能力差，在捆包中易损伤要包装物件表面导致不合格，而且易引起断带，导致精密电子元件发生散落及损坏；且包装观档次低，难以满足包装市场的发展需求。 

经检索： 

申请号为201410078127.5的中国专利公开了一种抗拉强度≥980 MPa的热镀锌捆带及其生产方法。原料钢种采用如下设计：C：0.25~0.35%，Mn：0.80~1.60%，Si：≤0.010%，P：≤0.010%，S：≤0.010%，Ti：0.030~0.050%，Als：0.030~0.060%。产品的抗拉强度不低于980 MPa，延伸率不低于10%，耐蚀性能良好。但是，由于原料钢种中C含量较高，影响Zn层的附着力。同时，Zn层的表面硬度较高，不适宜捆扎精密电子元件。本发明中，由于C含量远远低于该文献，可以保证Zn层的附着力，从而提高复合镀层的稳定性。同时，热镀Zn后再热镀Sn，可以进一步增强捆带的耐蚀性能，并且降低镀层的表面硬度，减少对精密电子元件的损伤。此外，Sn层增加了光泽度，提升了捆带的外观美感。

申请号为201410281981.1的中国专利文献，公开了一种抗拉强度≥950 MPa的Zn-Al复合镀层捆带及其生产方法。原料钢种采用如下设计：C：0.06~0.16%，Mn：0.40~1.00%，Si：≤0.010%，P：≤0.010%，S：≤0.010%，Nb：0.040~0.060%，V：0.030~0.050%，Ti：0.050~0.070%，Als：0.055~0.080%。产品的抗拉强度不低于950 MPa，延伸率不低于10%，耐蚀性能良好。但是，由于产品表面形成了一层钝化的Al₂O₃氧化膜，膜层硬度较高，摩擦力较大，会损伤精密电子元件表面。本发明中，热镀Zn后再热镀Sn，可以进一步增强捆带的耐蚀性能，并且降低镀层的表面硬度，减少对精密电子元件的损伤。此外，Sn层增加了光泽度，提升了捆带的外观美感。 

就Zn-Sn复合镀层捆带的生产工艺来说，可能有“电镀Zn-电镀Sn”、“热镀Zn-电镀Sn”、“电镀Zn-热镀Sn”、“热镀Zn-热镀Sn”四种选择。由于电镀Sn主要是在强酸性溶液中进行，那么，前面无论是电镀Zn，还是热镀Zn，生成的Zn层在电镀液里很容易和强酸发生化学反应，引起Zn层的快速腐蚀，从而影响后续的镀Sn。因此，“电镀Zn-电镀Sn”和“热镀Zn-电镀Sn”工艺难以保证复合镀层的稳定性和耐蚀性能。“电镀Zn-热镀Sn”工艺可以保证复合镀层的稳定性和耐蚀性能。但是，由于电镀Zn一般在20~30 °C下进行，热镀Sn一般在320~380 °C下进行，温度都不是很高，通过工艺调节产品力学性能的余地有限。因此，产品性能可能会受到一定影响。相对而言，“热镀Zn-热镀Sn”工艺则可以一举两得。一方面，捆带热镀Zn后，Zn层在熔融的Sn液里，不会发生明显的腐蚀，可以保证复合镀层的稳定性和耐蚀性能；另一方面，热镀Zn一般在440~500 °C下进行，可以起到明显的降低应力作用，再结合后续的热镀Sn，调节产品力学性能的余地较大。 

发明内容

本发明针对精密电子元件打捆包装的需要，提供一种在保证抗拉强度≥950 MPa下，使至少一年半在钢板表面不会产生明显的锈蚀，对所包装物体表面无损伤的精密电子元件打捆用Zn-Sn复合镀层捆带及生其产方法。 

本申请为了实现上述目的，进行了大量的试验及分析，经过优化选择，采用添加适量合金元素Nb和V的原料钢种及热镀Zn+热镀Sn工艺进行生产。这里，钢种中添加少量的Nb和V，提高产品的强度，平衡塑性和韧性，并提高钢的焊接性能。另一方面，采用热镀Zn+热镀Sn工艺，既提高了复合镀层的稳定性和耐蚀性能，又保证了产品的力学性能。 

实现上述目的的措施： 

一种精密电子元件打捆用Zn-Sn复合镀层捆带，其组分及重量百分比为：C：0.05~0.10%，Mn：0.30~1.00%，Si：≤0.010%，P：≤0.010%，S：≤0.010%，Nb：0.030~0.060%，V：0.040~0.070%，Als：0.050~0.080%，其余为Fe及不可避免的杂质。

生产一种精密电子元件打捆用Zn-Sn复合镀层捆带的方法，其步骤： 

1) 冶炼并连铸成坯，及进行常规铸坯加热；

2) 进行热轧：

A、进行粗轧，控制粗轧轧制温度为1070~1130 °C；

B、进行精轧，控制精轧轧制温度为980~1050 °C；

C、 进行卷取，控制卷取温度为620~650 °C；卷取后，热轧钢板厚度控制为2.5±0.1 mm；

3) 进行常规酸洗，使钢板表面无氧化铁皮；

4) 进行冷轧，采用9道次反复轧制，控制总压下率为78~82%，轧制结束后，冷轧钢板厚度控制为0.50±0.01 mm；

5) 进行常规脱脂，使钢板表面无油污；

6) 进行制带：

A、冷轧钢板开卷后进行分条并去除毛刺，控制钢带运行速度为20~30 m/min；

B、进行热镀Zn，控制其温度为440~480 °C；

C、进行风冷，冷却至室温；

D、进行水洗，并烘干至钢带表面无水珠；

E、进行热镀Sn，控制其温度为320~360 °C；

F、再次进行风冷，冷却至室温；

G、再次进行水洗，并烘干至钢带表面无水珠；

H、进行卷取。

本发明中各元素及主要工序的作用： 

本发明中，成分方面主要是通过控制C和Mn的含量，以保证复合镀层的稳定性和产品的耐蚀性能，降低脆性；控制Si的含量以保证产品的表面质量；严格控制P和S的含量以提高钢的纯净度，降低发生脆断的可能性；加入一定量的Nb和V，提高产品的强度，平衡塑性和韧性，并改善产品的焊接性能；加入适量的Als作为脱氧剂来细化晶粒。

具体如下： 

碳：碳(C)是影响捆带力学性能的重要元素，C含量高于0.10%，捆带的强度和硬度也越高，但脆性也随之增加，同时复合镀层的稳定性和耐蚀性能也会下降。C含量低于0.05%，又很难保证产品的强度和硬度。因此，在本发明中，C含量要求控制在0.05~0.10%。

锰：锰(Mn)是钢中的有益元素，作为脱氧剂，可以有效去除钢液中的氧。同时，通过与钢液中的硫结合形成硫化锰，很大程度上消除了硫在钢中的有害影响。但Mn含量高于1.00%，将降低捆带的塑性和韧性，且导致生产成本上升。Mn含量低于0.30%，脱氧和除硫的效果变得不佳。因此，在本发明中，Mn含量要求控制在0.30~1.00%。 

硅：硅(Si)也是钢中的有益元素，具有很强的固溶强化作用，能提高捆带的强度和硬度。但Si含量太高，将使捆带的塑性和韧性显著下降，同时严重影响产品表面质量。Si含量太低，将削弱强化作用，影响产品的强度和硬度。因此，在本发明中，Si含量要求控制在≤0.010%。 

磷：磷(P)是钢中的有害元素，容易引起严重的偏析，降低捆带的韧性，导致发生脆断。此外，过高的P含量将显著降低捆带的焊接性能，一般应予以去除。因此，在本发明中，P含量要求控制在≤0.010%。 

硫：硫(S)是钢中的有害元素，容易引起热脆，降低捆带的韧性，并严重削弱捆带的焊接性能，一般应予以去除。因此，在本发明中，S含量要求控制在≤0.010%。 

铌和钒：铌(Nb)和钒(V)作为合金元素，可以提高产品的强度，平衡塑性和韧性，并改善产品的焊接性能。含量分别低于0.030%和0.040%，起不到应有的作用。含量分别高于0.060%和0.070%，则会造成生产成本大大增加，并且恶化钢板性能。因此，在本发明中，Nb含量要求控制在0.030~0.060%，V含量要求控制在0.040~0.070%。 

铝：铝(Al)是钢中的有益元素，作为脱氧剂可以细化晶粒，改善捆带的韧性。因此，在本发明中，Al含量要求控制在0.050~0.080%。 

冷轧工序 

热轧酸洗卷分切后采用9道次反复轧制，控制总压下率为78~82%，冷轧至厚度为0.50±0.01 mm。冷轧结束后，进行脱脂处理。之所以采用9道次，是因为在原料中含有Nb和V等合金元素的情况下，适当增加轧制道次，减少道次压下率，既可以保证原料的力学性能，也有利于降低轧制难度，保护轧制设备。同时，还可以增加冷轧原料的光洁度，有利于提高复合镀层的稳定性。

制带工序 

脱脂冷轧原料在进行分条、去毛刺后，先后进行热镀Zn和热镀Sn处理。这里，热镀Zn温度为440~480 °C，热镀Sn温度为320~360 °C，分别通过气刀和刮刀控制Zn层和Sn层厚度。捆带运行速度为20~30 m/min。之所以采用热镀Zn+热镀Sn工艺，一方面，捆带热镀Zn后，Zn层在熔融的Sn液里，不会发生明显的腐蚀，可以保证复合镀层的稳定性和耐蚀性能；另一方面，热镀Zn可以起到明显的降低应力作用，再结合后续的热镀Sn，调节产品力学性能的余地较大。

与现有普通捆带相比，本发明中，产品的厚度为0.5 mm，抗拉强度不低于1000 MPa，延伸率不低于10%，反复弯曲次数不少于8次(R=5 mm)，产品表面生成了一层均匀致密、附着力强、厚度为3~4 μm、具有美丽光泽的Zn-Sn复合镀层，置于室内大气环境中，比发蓝及涂漆捆带耐腐蚀仅为最高不超过二个月，提高至510天不发生明显锈蚀，完全满足精密电子元件打捆包装的需要。且捆带表面硬度较低，相对较软，对精密电子元件的损伤几乎无，Sn层具有美丽的光泽，可以大幅提升产品的外观美感。 

具体实施方式

下面对本发明予以详细描述： 

表1为本发明各实施例及对比例的化学成分列表；

表2为本发明各实施例及对比例的轧制工艺参数列表；

表3为本发明各实施例及对比例的制带工艺参数及产品性能列表；

表4为本发明各实施例及对比例的耐蚀性能列表。

本发明各实施例按照以下步骤生产： 

1) 冶炼并连铸成坯，及进行常规铸坯加热；

2) 进行热轧：

A、进行粗轧，控制粗轧轧制温度为1070~1130 °C；

B、进行精轧，控制精轧轧制温度为980~1050 °C；

C、 进行卷取，控制卷取温度为620~650 °C；卷取后，热轧钢板厚度控制为2.5±0.1 mm；

3) 进行常规酸洗，使钢板表面无氧化铁皮；

4) 进行冷轧，采用9道次反复轧制，控制总压下率为78~82%，轧制结束后，冷轧钢板厚度控制为0.50±0.01 mm；

5) 进行常规脱脂，使钢板表面无油污；

6) 进行制带：

A、冷轧钢板开卷后进行分条并去除毛刺，控制钢带运行速度为20~30 m/min；

B、进行热镀Zn，控制其温度为440~480 °C；

C、进行风冷，冷却至室温；

D、进行水洗，并烘干至钢带表面无水珠；

E、进行热镀Sn，控制其温度为320~360 °C；

F、再次进行风冷，冷却至室温；

G、再次进行水洗，并烘干至钢带表面无水珠；

H、进行卷取。

表1  本发明各实施例及对比例的化学成分(wt%) 

表2  本发明各实施例及对比例的轧制工艺参数

表3   本发明各实施例及对比例的制带工艺参数及产品性能

表4  本发明各实施例及对比例的耐蚀性能

从表3及表4可以看出，本发明申请的捆带，其抗拉强度为1000~1030 MPa；延伸率为10~11.5%；反复弯曲次数(R=5 mm)为8~10次；复合镀层厚度为3~4 μm。在温度27~32 °C、相对湿度40~60%、暴露时间510天的情况下，表面未发生明显锈蚀。产品性能完全满足使用要求。

上述实施例仅为最佳例举，而并非是对本发明的实施方式的限定。 

Claims (2)

1.一种精密电子元件打捆用Zn-Sn复合镀层捆带，其组分及重量百分比为：C：0.05~0.10%，Mn：0.30~1.00%，Si：≤0.010%，P：≤0.010%，S：≤0.010%，Nb：0.030~0.060%，V：0.040~0.070%，Als：0.050~0.080%，其余为Fe及不可避免的杂质。

2.生产权利要求1所述的一种精密电子元件打捆用Zn-Sn复合镀层捆带的方法，其步骤：

1) 冶炼并连铸成坯，及进行常规铸坯加热；

2) 进行热轧：

A、进行粗轧，控制粗轧轧制温度为1070~1130 °C；

B、进行精轧，控制精轧轧制温度为980~1050 °C；

C、 进行卷取，控制卷取温度为620~650 °C；卷取后，热轧钢板厚度控制为2.5±0.1 mm；

3) 进行常规酸洗，使钢板表面无氧化铁皮；

4) 进行冷轧，采用9道次反复轧制，控制总压下率为78~82%，轧制结束后，冷轧钢板厚度控制为0.50±0.01 mm；

5) 进行常规脱脂，使钢板表面无油污；

6) 进行制带：

A、冷轧钢板开卷后进行分条并去除毛刺，控制钢带运行速度为20~30 m/min；

B、进行热镀Zn，控制其温度为440~480 °C；

C、进行风冷，冷却至室温；

D、进行水洗，并烘干至钢带表面无水珠；

E、进行热镀Sn，控制其温度为320~360 °C；

F、再次进行风冷，冷却至室温；

G、再次进行水洗，并烘干至钢带表面无水珠；

H、进行卷取。