CN106001160B - 一种高纯高导用无氧铜带的生产工艺 - Google Patents
一种高纯高导用无氧铜带的生产工艺 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种高纯高导无氧铜带的生产工艺，包括以下步骤：（1）高纯铜熔炼；（2）上引连铸铜杆；（3）用连续挤压机组生产铜带坯；（4）将铜带坯铣面；（5）采用冷轧机组进行轧制；（6）铜带板型矫直及控制；（7）退火；（8）清洗钝化；（9）分切。本发明生产的高纯高导无氧铜带具有铜含量高、氧含量低、导电性能高、塑性加工性能高、板型质量高等优点，且该工艺流程短、高效、节能。
Description
技术领域
本发明涉及有色金属加工技术领域，尤其涉及一种高纯高导无氧铜带的生产工艺。
背景技术
铜及铜合金具有高导电、导热性能，以及良好的延展性，易于加工等特点，而且真空密封性能优异，即使很薄也不会漏气，这对电真空器件尤为重要。另外，它还具有优异的焊接性能，几乎所有液态焊料都能良 好地对其表面进行润湿，而无须镀镍。因此，铜及铜合金是电真空器件广泛采用的金属之一。
无氧铜带一般采用以下生产工艺方法：
真空炉熔炼—铸锭—加热—热轧—铣面—冷轧—中间退火—清洗—冷轧—清洗—分切
传统的用无氧铜带生产工艺存在投资规模大、成材率低、产品长度有限、生产效率低、能耗大、产品氧含量不稳定等缺点。
发明内容
针对现有生产工艺存在的不足，本发明设计了一种高纯高导无氧铜带的生产工艺。利用该工艺生产的高纯高导无氧铜带具有铜含量高、氧含量低、塑性加工性能高、导电性能高、板型质量高等优点，而且该工艺流程短、高效、节能。
为了实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：
高纯铜熔炼—上引连铸—连续挤压—铣面—多道次冷轧—矫直—退火—清洗钝化—分切
本发明的技术方案是：
1.高纯铜熔炼：以1号标准阴极铜为原料，采用真空电子束熔炼、凝固，去除杂质元素。
电子枪工作真空度为5×10-3Pa，熔炼室真空度为5×10-3Pa，加速电压50KV。牵引速度为5mm/min。获得的高纯铜铸锭的铜含量大于99.999%，导电率大于102.5%IACS，氧含量小于0.0003%。
2.上引连铸：以高纯铜为原料，将高纯铜预热烘干后在熔炼装置中进行熔化，采用木炭及石墨鳞片覆盖铜液表面，采用牵引机组上引铜杆。
所述的上引连铸铜杆的成分组成为：Cu含量大于99.999%， 氧含量小于0.0003%，导电率大于102.5%IACS。
熔炼炉的温度为1145℃，采用烘干的木碳覆盖，木炭覆盖厚度230mm。保温炉的温度为1140℃，采用石墨磷片覆盖，其覆盖厚度50mm。
上引铜杆速度260mm/min，引杆直径Ф32mm。
3.连续挤压：以步骤2制备的铜杆为原料，采用连续挤压机组生产铜带坯，连续挤压机转速为2.9r/min，铜带坯的宽度为350mm。连续挤压铜带坯用腔体的通道长度为100mm，腔体内温度大于760℃，腔体内压力大于1500MPa，腔体与挤压轮的间隙为1.0mm，腔体使用前先进行预热，预热温度为480℃，预热时间为5小时。连续挤压铜带坯用模具厚度为60mm，模具的模角为20°，模具的定径带长度为20mm。
4.铣面：将铜带坯上下表面和侧边进行铣面，上下表面铣削的厚度为0.3~0.5mm，侧边铣削的厚度为0.5~1.0mm。
铣刀转速600～700r/min、铣刀直径为φ200mm、铜带坯铣削速度6～8m/min、铣削后纵向厚度公差小于0.05mm、铣削后横向厚度公差小于0.03mm、铣削表面粗糙度小于1.0μm。
5.多道次冷轧：采用冷轧机组对铣面后的铜带坯料进行多道次轧制，道次加工率为31～35%。最后一个道次的道次加工率小于20%，轧制速度小于200m/min，前轧制张力小于0.5 KN。
6.矫直：对铜带进行板型矫直及控制，前张力控制在0.5-0.8KN，后张力控制在0.3-0.6KN，铜带的延伸率控制在0.6-1.0%。矫直后铜带的板型小于10I，厚度公差小于±0.002mm。
7.退火：采用光亮退火设备对矫直后的铜带进行退火，退火温度200℃，退火时间5h。采用20%H2+80%N2的混合气体作为保护气体，防止铜带氧化。退火后铜带的Cu含量大于99.999%， 氧含量小于0.0003%，导电率大于102.5%IACS，铜带抗拉强度小于220MPa,延伸率大于60%。
8.清洗钝化：将冷轧后的铜带进行清洗钝化，利用碱液对铜带进行脱脂，脱脂储液箱采用油水分离技术，采用12%的硫酸溶液对铜带进行酸洗，采用500目的针刷粗抛光和3500目3M刷进行精抛，抛光后经70℃～80℃、0.3%～0.35%的苯丙三氮唑水溶液钝化处理。
9.分切：采用分切设备按照客户合同要求尺寸对铜带进行分切。
采用上述技术方案，具有以下优势：
1、采用真空电子束熔炼技术，去除杂质，其中高纯铜铸锭的铜含量大于99.999%；采用高纯铜为原料，利用上引技术连铸铜杆，其中铜含量大于99.999%，氧含量≤0.0003%，导电率≥102.5%IACS。
2.采用连续挤压技术、铣面技术、、多道次轧制技术和矫直技术相结合，提供了板型质量良好的铜带，铜带的板型良好，小于10I，有利于后续的加工和使用。
3.本发明流程短、高效、节能。本发明与传统工艺相比节省了铸锭加热、热轧、剪边等工序，有益效果是节约能耗35%以上，成材率达到76%以上。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
实施例1
本实施例1一种高纯高导无氧铜带的生产流程为：高纯铜熔炼—上引连铸—连续挤压—铣面—多道次冷轧—矫直—退火—清洗钝化—分切。
其具体步骤为：
1.高纯铜熔炼：以1号标准阴极铜为原料，采用真空电子束熔炼、凝固，去除杂质元素。电子枪工作真空度为5×10-3Pa，熔炼室真空度为5×10-3Pa，加速电压50KV。牵引速度为5mm/min。获得的高纯铜铸锭的铜含量99.9995%， 氧含量0.0001%，导电率102.6%IACS。
2.上引连铸：以高纯铜为原料，将高纯铜预热烘干后在熔炼装置中进行熔化，采用木炭及石墨鳞片覆盖铜液表面，采用牵引机组上引铜杆。
所述的上引连铸铜杆的成分组成为：铜含量99.9995%， 氧含量0.0001%，导电率102.6%IACS。
熔炼炉的温度为1145℃，采用烘干的木碳覆盖，木炭覆盖厚度230mm。保温炉的温度为1140℃，采用石墨磷片覆盖，其覆盖厚度50mm。
上引铜杆速度260mm/min，引杆直径Ф32mm。
3.连续挤压：以步骤2制备的铜杆为原料，采用连续挤压机组生产铜带坯，连续挤压机转速为2.9r/min，铜带坯的宽度为350mm。连续挤压铜带坯用腔体的通道长度为100mm，腔体内温度大于760℃，腔体内压力大于1500MPa，腔体与挤压轮的间隙为1.0mm，腔体使用前先进行预热，预热温度为480℃，预热时间为5小时。连续挤压铜带坯用模具厚度为60mm，模具的模角为20°，模具的定径带长度为20mm。
4.铣面：将铜带坯上下表面和侧边进行铣面，上下表面铣削的厚度为0.3mm，侧边铣削的厚度为0.5mm。
铣刀转速600r/min、铣刀直径为φ200mm、铜带坯铣削速度：6～8m/min、铣削后纵向厚度公差0.053mm、铣削后横向厚度公差0.02mm、铣削表面粗糙度0.8μm。
5.多道次冷轧：采用冷轧机组对铣面后的铜带坯料进行多道次轧制，道次加工率为32%。最后一个道次的道次加工率15%，轧制速度100m/min，前轧制张力0.3KN。
6.矫直：对铜带进行板型矫直及控制，前张力控制在0.5KN，后张力控制在0.3KN，铜带的延伸率控制在0.6%。矫直后铜带的板型小于8I，厚度公差为±0.001mm。
7.退火：采用光亮退火设备对矫直后的铜带进行退火，退火温度200℃，退火时间5h。采用20%H2+80%N2的混合气体作为保护气体，防止铜带氧化。退火后铜带的铜含量99.9995%， 氧含量0.0001%，导电率102.6%IACS，铜带抗拉强度210MPa，延伸率65%。
8.清洗钝化：将冷轧后的铜带进行清洗钝化，利用碱液对铜带进行脱脂，脱脂储液箱采用油水分离技术，采用12%的硫酸溶液对铜带进行酸洗，采用500目的针刷粗抛光和3500目3M刷进行精抛，抛光后经70℃～80℃、0.3%～0.35%的苯丙三氮唑水溶液钝化处理。
9.分切：采用分切设备按照客户合同要求尺寸对铜带进行分切。
实施例2
本实施例2高纯高导铜带的生产流程为：上引连铸—连续挤压—铣面—多道次冷轧—矫直—退火—清洗钝化—分切。
缺少高纯铜熔炼的步骤，其它步骤与实施例1相同。
实施例3
本实施例3高纯高导无氧铜带的生产流程为：高纯铜熔炼—上引连铸—连续挤压—铣面—多道次冷轧—退火—清洗钝化—分切。
缺少矫直的步骤，其它步骤与实施例1相同。
对比例1
采用传统工艺制备无氧铜带：
真空炉熔炼—铸锭—加热—热轧—铣面—冷轧—中间退火—清洗—冷轧—清洗—分切。
性能测试及分析
通过本领域公知的技术进行性能测试及分析，分析结构如下：
本实施例1制得的铜材纯度非常高，铜含量99.9995%， 氧含量0.0001%，导电率102.6%IACS，铜带抗拉强度210MPa，延伸率65%。铜带的板型8I，有利于后续的加工和使用。
实施例2-3制得的铜带导电率小于101.5%IACS，且板型大于10I，成材率不到70%。
对比例1制得的高纯高导无氧铜带氧含量大于0.005%，铜含量小于99.97%，能耗非常大。
综上所述，本发明的生产工艺流程短、高效、节能，且制得的高纯高导无氧铜带具有优异的性能。
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)
1.一种高纯高导用无氧铜带的生产工艺，其特征在于包括以下步骤：
（1）高纯铜熔炼：以1号标准阴极铜为原料，采用真空电子束熔炼、凝固，去除杂质元素；其中电子枪工作真空度为5×10-3Pa，熔炼室真空度为5×10-3a，加速电压50KV，牵引速度为5mm/min；获得的高纯铜铸锭的铜含量大于99.999%，导电率大于102.5%IACS，氧含量小于0.0003%；
（2）上引连铸：以步骤（1）中制备高纯铜为原料，将其预热烘干后在熔炼装置中进行熔化，采用木炭、石墨鳞片覆盖铜液表面，采用牵引机组上引铜杆；熔炼炉的温度为1145℃，采用烘干的木炭覆盖，木炭覆盖厚度230mm；保温炉的温度为1140℃，采用石墨鳞片覆盖，其覆盖厚度50mm；上引铜杆速度260mm/min，直径Ф32mm，上引铜杆的铜含量大于99.999%， 氧含量小于0.0003%，导电率大于102.5%IACS；
（3）连续挤压：以步骤（2）中制备的铜杆为原料，采用连续挤压机组生产铜带坯；连续挤压机转速为2.9r/min，铜带坯的宽度为350mm；连续挤压铜带坯用腔体的通道长度为100mm，腔体内温度大于760℃，腔体内压力大于1500MPa，腔体与挤压轮的间隙为1.0mm，腔体使用前先进行预热，预热温度为480℃，预热时间为5小时；连续挤压铜带坯用模具厚度为60mm，模具的模角为20°，模具的定径带长度为20mm；
（4）铣面：将铜带坯上下表面和侧边进行铣面；铜带坯上下表面铣削的厚度为0.3～0.5mm，侧边铣削的厚度为0.5～1.0mm；铣刀转速600～700r/min、铣刀直径为200mm、铜带坯铣削速度：6～8m/min、铣削后纵向厚度公差小于0.05mm、铣削后横向厚度公差小于0.03mm、铣削表面粗糙度小于1.0μm；
（5）多道次冷轧：采用冷轧机组对铣面后的铜带坯料进行多道次轧制；轧制道次加工率为31～35%，最后一个道次的道次加工率小于20%，轧制速度小于200m/min，前轧制张力小于0 .5 KN；
（6）矫直：对铜带进行板型矫直及控制；矫直时前张力控制在0 .5-0 .8KN，后张力控制在0.3-0.6KN，铜带的延伸率控制在0.6-1.0%；矫直后铜带的板型小于10I，厚度公差小于±0 .002mm；
（7）退火：采用光亮退火设备对矫直后的铜带进行退火；退火温度200℃，退火时间5h；采用20%H2+80%N2的混合气体作为保护气体；退火后铜带的Cu含量大于99 .999%，氧含量小于0 .0003%，导电率大于102 .5%IACS，铜带抗拉强度小于220MPa，延伸率大于60%；
（8）清洗钝化：将退火后的铜带进行清洗钝化；
（9）分切：采用分切设备对铜带进行分切；
所述的一种高纯高导无氧铜带的生产工艺制备的高纯高导无氧铜带，其铜含量大于99.999%，导电率大于102 .5%IACS，氧含量小于0 .0003%，抗拉强度小于220MPa，延伸率大于60%，厚度公差小于±0.002mm。
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