CN104985016A - 一种宽幅超薄的纯金箔带及其制造方法 - Google Patents

一种宽幅超薄的纯金箔带及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种宽幅超薄的纯金箔带及其制造方法。该制造方法包括：（1）熔炼；（2）铸锭成型；（3）镦锻；（4）铣面；（5）冷轧开胚；（6）中轧（7）退火；（6）精轧；（7）箔轧；（8）后处理。本发明制造方法采用铸锭、镦锻、铣面、轧制、退火等工序。在轧制的过程中借助引带，可以有效地减少纯金箔加工一次性投料量，且原料使用率高，从而避免了如水平连铸法、上牵引法生产胚带所需要的最低近吨的黄金原料。整个轧制工序只需粗轧、中轧、精轧和箔轧，轧制工序较为精简；箔轧之前也只需一次退火，避免了现有技术中多次退火的繁多。本发明工序简单，单次生产投入原料少，且由此得到的纯金箔带宽幅、超薄。此外，整个制造方法的加工精度也较高。

Description

一种宽幅超薄的纯金箔带及其制造方法
技术领域
本发明涉及金属箔加工的技术领域，尤其涉及一种宽幅超薄的纯金箔带及其制造方法。
背景技术
纯金是一种美丽的金黄色的金属，它具有很好的延展性，其延展性在所有的金属中是最好的。金常用来制作灵敏度极高的物理仪器元件，各种自动化装置、火箭、潜水艇、计算机、核装置以及通讯系统，这些设备中大量的电接触点广泛用金制作。由于金的价格较贵，为实际降低金的使用成本，一般将金加工成金箔。金箔的加工方法较早使用手工，手工制作工艺只能制作小尺寸的纯金箔片，制作成本很高，且无法制作成带材，制约了金箔的使用范围。
目前出现了用机械设备加工制作金箔的技术。该技术通常采用冷轧的工艺。例如，中国专利CN 104226684A公开了一种Ti2AlNb基合金箔材的冷轧工艺，轧制工艺包括真空退火热处理和每道次变形加工率，其中真空退火热处理的工艺参数为:950～990℃保温1小时控制冷却，冷却速度3～100℃/分钟，冷却至850～900℃保温1小时后随炉冷却，该冷轧工艺所得到的金箔厚度为0.1mm。现有技术中，采用机械设备通过轧制工艺制造金箔的方法只能生产幅宽160mm以下的纯金箔带。由于轧制过程每阶段道次多，轧制次数较多，导致工序复杂；另外需要实施多次退火，由此导致金箔幅宽受限、箔带厚度偏厚、成品率低，单位面积箔材耗材高，提高了生产成本，由此限制了金箔带材的工业化生产应用。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种宽幅超薄的纯金箔带的制造方法，该制造方法简单，由此制得的纯金箔带宽幅、超薄。
一种宽幅超薄的纯金箔带的制造方法，包括以下步骤：
（1）将纯金料熔炼成纯金液；
（2）将所述纯金液铸锭成型，得到铸锭件；
（3）将所述铸锭件置于封闭式模具中进行镦锻，得到镦锻件；
（4）将所述镦锻件在封闭环境下进行铣面，得到铣面件；
（5）将所述铣面件使用冷轧设备进行冷轧开胚（粗轧），形成厚度为4～5mm的的金板；
（6）将步骤（5）处理的金板借助引带使用中轧设备进行中轧形成厚度为1～2mm的金带；
（7）将经步骤（6）处理的金带进行退火；
（8）将经步骤（7）处理的金带借助引带使用精轧设备进行精轧形成厚度为0.15～0.20mm的金带；
（9）将经步骤（8）处理的金带使用箔轧设备进行箔轧至预定的厚度；
（10）将经步骤（9）处理的金箔带进行后处理。
上述方法中，熔炼设备可采用本领域通用的市售的设备，例如高纯石墨坩埚。熔炼的温度以将固体的金料熔化成液体即可，即温度控制于不低于熔点。本发明对熔炼的温度不作特殊限定，例如可以但不局限于1100～1150℃。于熔炼过程中，当纯金料全部变成了金液后，可实施一保温的阶段。保温的时间没有特殊要求，例如0.5～1 h。
铸锭件的形状无特殊要求，为便于后期的加工，可优选为正方形金锭。铸锭件尺寸原则上要小于金箔带的预订尺寸，例如可以宽度小20mm～30mm，其厚度10mm～30mm。
在镦锻的工序中，待铸镦的铸锭件被加热到600～650℃后置入封闭式模具进行锻造。镦锻的过程中温度优选但不限定为300～600℃。封闭式模具的宽度较铸锭件大20～30mm。使用封闭式锻造的目的是为了改善铸锭性内部晶体结构，消除缺陷，便于后期轧制品质提高，同时还可以减少铣面工作量，提高材料使用率。
铣面是为了去除毛刺，使得平整，其加工厚度公差为0.2mm以下。
冷轧开胚（粗轧）的工序中，待冷轧开胚的铣面件的规格在10kg/个以上。道次加工率优选为35～50 %。冷轧开胚的设备优选为二辊轧机。
中轧采用适当的张力和较小的轧制力进行。开轧第一道次压入量控制0.1～0.5mm，进行板带修正，之后采用多道次、小道次压入量轧制，道次加工率35%～50%。中轧的设备无苛刻的要求，例如市售的四辊中轧机。
精轧宜采用适当的张力和较小的轧制力进行。采用多道次、小道次压入量轧制，道次加工率宜控制25%～40%，润滑油冷却。精轧的设备无苛刻的要求，例如市售的四辊精轧机。
退火的温度优选为550～580℃。退火的操作的相关过程，例如退火的介质和退火的时间可根据常用的退火技术来实施，在此不再赘述。
箔轧采用多道次、小道次压入量轧制，道次加工率宜控制25%～40%，润滑油冷却。轧制速度每分钟20～200米。箔轧的设备无苛刻的要求，例如市售的高精箔轧机。箔轧的厚度以所需产品的厚度来设计，于本发明的方法所达到的厚度可达到7μm，较现有技术要更薄。
后处理主要包括退火和之后的分条裁切、包装等。表面处理可以清洗。清洗可采用本领域常规的表面处理技术来实施。限于篇幅，不在详述。
本发明另一方面提供一种宽幅超薄的纯金箔带，纯金箔带宽幅、超薄。
一种如上述制造方法得到的纯金箔带，其幅宽为180～600mm，厚度为7μm以上。
由于其幅宽较大、厚度较薄，使得单位面积箔带用金量大幅下降，大大地节约了成本。
本发明的纯金箔带的制造方法，采用铸锭、封闭式锻造和铣面、轧制、退火等工序。在轧制的过程中借助引带，可以有效地减少纯金箔加工一次性投料量，一次性投料量可控制到最低十公斤，且原料使用率高，从而避免了如水平连铸法、上牵引法生产胚带所需要的最低近吨的黄金原料，同时避免了需要庞大资金的投入才能启动生产。整个轧制工序只需冷轧开胚（粗轧）、中轧、精轧和箔轧，轧制工序较为精简；箔轧之前也只需一次退火，避免了现有技术中多次退火的繁多。本发明工序简单，由此得到的纯金箔带宽幅、超薄。此外，整个制造方法的加工精度也较高。
具体实施方式
下面结合实施例来进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
本例中，制造方法依次包括以下工序：
（1）、熔炼：将纯金料投入坩锅熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度1100℃，保温1小时；
（2）、铸锭：将上述纯金液铸锭成型，得到铸锭件。采用设计产品的宽幅需要，铸锭件形状为方形金锭。金锭尺寸原则上要小于设计宽幅金箔带宽度20mm，厚度10mm；
（3）、镦锻：将铸造好的方形金锭进行加温后，放入封闭式模具中进行镦锻。锻造温度控制在300℃，反复锻造，直至将封闭式模具充满；
（4）、铣面：将镦锻件通过铣面以去除毛刺，表面铣面平整。铣面厚度公差0.2mm以内，并将其清洗干净；
（5）、冷轧开胚（粗轧）：将十公斤及以上的铣面件通过二辊轧机轧制开胚成厚度为4mm的金板带。开胚宜采用较小的压力、较小的道次压入量、多道次方式进行；
（6）、中轧借助引带，使用四辊轧机将4mm的金板带轧制成厚度1mm的金板带；开轧第一道次压入量控制0.1mm，进行板带修正，之后采用多道次、小道次压入量轧制，道次加工率35%；
（7）、切边退火：对中轧金带进行切边退火，退火温度550℃；
（8）、精轧：借助引带使用四辊精轧机将1mm的金板带轧制成0.15mm的金带；轧制宜采用适当的张力和较小的轧制力进行。采用多道次、小道次压入量轧制，道次加工率宜控制25%，润滑油冷却；
（9）、箔轧：使用高精箔轧机对0.15mm的金带进行箔轧，轧制厚度根据产品设计要求确定，最低可达7μm。采用多道次、小道次压入量轧制，道次加工率宜控制25%，润滑油冷却。轧制速度每分钟20米；
（10）、根据成品实际使用需要，将轧制的成品金箔带进行收放卷式水平退火；
（11）、清洗分条：对箔带产品进行表面清洗，去除产品表面的油污等杂质，之后根据实际使用的宽度需要进行分条裁切；
（12）、包装：成品包装入库。
实施例2
本例中，制造方法依次包括以下工序：
（1）、熔炼：将纯金料投入坩锅熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度1150℃，保温0.5小时；
（2）、铸锭：将上述纯金液铸锭成型，得到铸锭件。采用设计产品的宽幅需要，铸锭件形状为方形金锭。金锭尺寸原则上要小于设计宽幅金箔带宽度30mm，厚度30mm；
（3）、镦锻：将铸造好的方形金锭进行加温后，放入封闭式模具中进行镦锻。锻造温度控制在650℃，反复锻造，直至将封闭式模具充满；
（4）、铣面：将镦锻件通过铣面以去除毛刺，表面铣面平整。铣面厚度公差0.2mm以内，并将其清洗干净；
（5）、冷轧开胚（粗轧）：将十公斤及以上的铣面件通过二辊轧机轧制开胚成厚度为5mm的金板带；
（6）、中轧借助引带，使用四辊轧机将5mm的金板轧制成厚度2mm的金板带；开轧第一道次压入量控制0.2mm，进行板带修正，之后采用多道次、小道次压入量轧制，道次加工率50%；
（7）、切边退火：对中轧金带进行切边退火，退火温度580℃；
（8）、精轧：借助引带使用四辊精轧机将2mm的金板带轧制成0.2mm的金带；轧制宜采用适当的张力和较小的轧制力进行。采用多道次、小道次压入量轧制，道次加工率宜控制40%，润滑油冷却；
（9）、箔轧：使用高精箔轧机对0.20mm的金带进行箔轧，轧制厚度根据产品设计要求确定，最低可达7μm。采用多道次、小道次压入量轧制，道次加工率宜控制40%，润滑油冷却。轧制速度每分钟200米；
（10）、根据成品实际使用需要，将轧制的成品金箔带进行收放卷式水平退火；
（11）、清洗分条：对箔带产品进行表面清洗，去除产品表面的油污等杂质，之后根据实际使用的宽度需要进行分条裁切；
（12）、包装：成品包装入库。
实施例3
本例中，制造方法依次包括以下工序：
（1）、熔炼：将纯金料投入坩锅熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度1125℃，保温0.75小时；
（2）、铸锭：将上述纯金液铸锭成型，得到铸锭件。采用设计产品的宽幅需要，铸锭件尺寸为方形金锭。金锭尺寸原则上要小于设计宽幅金箔带宽度25mm，厚度20mm；
（3）、镦锻：将铸造好的方形金锭进行加温后，放入封闭式模具中进行镦锻。锻造温度控制在500℃，反复锻造，直至将封闭式模具充满；
（4）、铣面：将镦锻件通过铣面以去除毛刺，表面铣面平整。铣面厚度公差0.2mm以内，并将其清洗干净；
（5）、冷轧开胚（粗轧）：将十公斤及以上的铣面件通过二辊轧机轧制开胚成厚度为4.5mm的金板带；开胚宜采用较小的压力、较小的道次压入量、多道次方式进行；
（6）、中轧借助引带，使用四辊轧机将4.5mm的金板轧制成厚度1.5mm的金板带；轧制宜采用适当的张力和较小的轧制力进行。开轧第一道次压入量控制0.1～0.2mm，进行板带修正，之后采用多道次、小道次压入量轧制，道次加工率42%；
（7）切边退火：对中轧金带进行切边退火，退火温度565℃；
（8）、精轧：借助引带使用四辊精轧机将1.5mm的金板带轧制成0.18mm的金带；轧制宜采用适当的张力和较小的轧制力进行。采用多道次、小道次压入量轧制，道次加工率宜控制32%，润滑油冷却。
（9）、箔轧：使用高精箔轧机对0.18mm的金带进行箔轧，轧制厚度根据产品设计要求确定，最低可达7μm。采用多道次、小道次压入量轧制，道次加工率宜控制32%，润滑油冷却。轧制速度每分钟120米；
（10）、根据成品实际使用需要，将轧制的成品金箔带进行收放卷式水平退火；
（11）、清洗分条：对箔带产品进行表面清洗，去除产品表面的油污等杂质，之后根据实际使用的宽度需要进行分条裁切；
（12）、包装：成品包装入库。
实施例4
本例中，制造方法依次包括以下工序：
（1）、熔炼：将纯金料投入坩锅熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度1125℃，保温0.5小时；
（2）、铸锭：将上述纯金液铸锭成型，得到铸锭件。采用设计产品的宽幅需要，铸锭件尺寸为方形金锭。金锭尺寸原则上要小于设计宽幅金箔带宽度25mm，厚度25mm；
（3）、镦锻：将铸造好的方形金锭进行加温后，放入封闭式模具中进行镦锻。锻造温度控制在500℃，反复锻造，直至将封闭式模具充满；
（4）、铣面：将镦锻件通过铣面以去除毛刺，表面铣面平整。铣面厚度公差0.2mm以内，并将其清洗干净；
（5）、冷轧开胚（粗轧）：将十公斤及以上的铣面件通过二辊轧机顺利的轧制开胚成厚度为4mm的金板带。开胚宜采用较小的压力、较小的道次压入量、多道次方式进行；
（6）、中轧借助引带，使用四辊轧机将4mm的金板轧制成厚度1mm的金板带；开轧第一道次压入量控制0.1mm，进行板带修正，之后采用多道次、小道次压入量轧制，道次加工率40%
（7）切边退火：对中轧金带进行切边退火，退火温度550℃；
（8）、精轧：借助引带使用四辊精轧机将1mm的金板带轧制成0.15mm的金带；轧制宜采用适当的张力和较小的轧制力进行。采用多道次、小道次压入量轧制，道次加工率宜控制30%，润滑油冷却；
（9）、箔轧：使用高精箔轧机对0.15mm的金带进行箔轧，轧制厚度根据产品设计要求确定，最低可达7μm。采用多道次、小道次压入量轧制，道次加工率宜控制30%，润滑油冷却。轧制速度每分钟80米；
（10）、根据成品实际使用需要，将轧制的成品金箔带进行收放卷式水平退火；
（11）、清洗分条：对箔带产品进行表面清洗，去除产品表面的油污等杂质，之后根据实际使用的宽度需要进行分条裁切；
（12）、包装：成品包装入库。
本发明的制造方法具有以下方面的优势：
1、纯金箔带幅宽大，可以一次性生产幅宽180mm以上、600mm以下的纯金箔带，箔带长度一次性可达数千米及以上；
2、纯金箔带厚度大幅下降，厚度可低至7um，且精度高，箔带厚度公差3%以内；
3、单位面积箔带用金量大幅下降，以厚度7μm箔材为例，每平方米用金量仅仅135.2g，而厚度15μm的箔材用金量为270.4g；
4、金的延展性极佳，也是较好的电和热的导体，超薄的宽幅金箔使得纯金箔带的单位面积用金量大幅下降，带来了生产成本大幅下降，极大地拓宽了金箔带的使用范围，对于在部分对延展性、散热、高温抗氧化与导电性要求极高的科技领域中有其不可替代的地位，像电子、IT、LED照明、特种电缆、航空航天等领域，也可以广泛使用在民用家居装潢、工艺品等产业。
由于本发明中所涉及的各工艺参数的数值范围在上述实施例中不可能全部体现，但本领域的技术人员完全可以想象到只要落入上述该数值范围内的任何数值均可实施本发明，当然也包括若干项数值范围内具体值的任意组合。此处，出于篇幅的考虑，省略了给出某一项或多项数值范围内具体值的实施例，此不应当视为本发明的技术方案的公开不充分。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料（如白银、K金等）的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种宽幅超薄的纯金箔带的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将纯金料熔炼成纯金液；
（2）将所述纯金液铸锭成型，得到铸锭件；
（3）将所述铸锭件置于封闭式模具中进行镦锻，得到镦锻件；
（4）将所述镦锻件在封闭环境下进行铣面，得到铣面件；
（5）将所述铣面件使用冷轧设备进行冷轧开胚（粗轧），形成厚度为4～5mm的金板；
（6）将步骤（5）处理的金板借助引带使用中轧设备进行中轧形成厚度为1～2mm的金带；
（7）将经步骤（6）处理的金带进行退火；
（8）将经步骤（7）处理的金带借助引带使用精轧设备进行精轧形成厚度为0.15～0.20mm的金带；
（9）将经步骤（8）处理的金带使用箔轧设备进行箔轧至预定的厚度；
（10）将经步骤（9）处理的金箔带进行后处理。
2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，步骤（1）中所述熔炼的温度为1100～1150℃，所述熔炼过程中保温时间为0.5～1 h。
3.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，步骤（2）中所述铸锭件，较纯金箔带的预订尺寸，其宽度小20mm～30mm，其厚度10mm～30mm。
4.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，步骤（3）中：
待镦锻的铸锭件被加热到600～650℃后置入封闭式模具；
优选地，所述镦锻的过程中温度为300～600℃；
优选地，所述封闭式模具的宽度较铸锭件大20～30mm。
5.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，步骤（5）中：
待冷轧开胚的铣面件的规格在10kg/个以上；
优选地，道次加工率为35～50 %；
优选地，所述冷轧开胚的设备为二辊轧机。
6.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，步骤（6）中所述中轧的道次加工率为35～50 %；
优选地，所述中轧设备为四辊中轧机。
7.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，步骤（8）中所述精轧的道次加工率为25～35 %；
优选地，所述精轧设备为四辊精轧机。
8.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，步骤（9）中所述箔轧的道次加工率为25～40 %；
优选地，所述箔轧的轧制速率为20～200 m/min；
优选地，所述箔轧设备为高精箔轧机。
9.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，步骤（7）中所述退火的温度为550～580℃；
优选地，所述退火之前进行切边，优选地，步骤（8）中所述后处理由先至后依次包括退火和清洗；
优选地，所述清洗后还包括分条裁切。
10.一种如权利要求1所述制造方法得到的纯金箔带，其特征在于，其幅宽为180～600mm，厚度为7μm以上。
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