CN106086496B - 一种环保型铜合金带材的制备方法 - Google Patents

一种环保型铜合金带材的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种环保型铜合金带材的制备方法,包括以下步骤:分选、分类‑调整原料配比‑锭坯加热‑热轧开坯‑二连轧‑中间退火‑冷轧‑成品退火,制得铜合金带材。本发明的有益效果在于,本发明采用独特的分选、分类技术,以及在熔炼过程中对杂质成分进行精确控制,使本产品完全满足欧盟RoHS标准,实现了铜合金熔体纯净化技术工艺的突破、提升铜板带材的生产技术,除此之外,本发明充分利用了所述废杂铜中含有的有益元素,减低原料成本的同时大幅度减少了产业链上下游工序,实现废杂铜短流程的再生利用。

Description

一种环保型铜合金带材的制备方法
技术领域
本发明涉及铜合金制备领域,尤其涉及一种环保型铜合金带材的制备方法。
背景技术
随着社会环保意识的加强,人们对铜带产品逐步提出环保标准的要求,尤其随着欧盟RoHS指令的颁布,使铜带产品符合RoHS标准,满足环保型技术要求,是铜带生产企业当下需解决的难题。
目前,铜带产品的生产工艺大多采用电解铜熔炼进行生产,具体过程为:废杂铜-阳极铜-阴极铜-熔炼-铸坯-坯料加工-加热-热轧开坯-冷轧-表面清洗等过程,不仅生产过程复杂,而且材料和能源消耗较大,对环境产生一定的污染,因此,最大限度地利用废杂铜作为原料生产环保型铜带,降低原料成本,对环保型铜带的生产具有十分重要的意义。
鉴于上述缺陷,本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明。
发明内容
为解决上述问题,本发明采用的技术方案在于,提供一种环保型铜合金带材的制备方法,包括以下步骤:(1)分选、分类:根据废杂铜的种类先进行元素含量的测试,然后根据测试结果进行分选、分类并对分类后的所述废杂铜进行元素含量的标记;(2)调整原料配比:根据实际需求的元素含量,选取满足其要求的所述废杂铜进行熔炼,熔炼温度为1080℃-1200℃,熔炼时间为1-2h,待熔炼完成后取样,对样品中的元素进行含量的测试,测试结果与所述实际需求的元素含量进行比对,对于不满足所述实际需求元素含量的所述元素,通过计算向所述废杂铜中添加相对应的所述元素,得到符合实际需求的原料配比;(3)铸造:将所述步骤(2)得到的原料在温度为1080℃-1200℃下熔炼1-2h后相继进行拉铸和铣面后,得到铜锭坯;(4)锭坯加热:将所述铜锭坯在温度为800℃-900℃下保持加热1.5-2h;(5)热轧开坯:将经过加热后的所述铜锭坯进行热轧,轧制规程为7-9个道次,每道次加工率为25%-46%,得到带坯;(6)二连轧:将所述的带坯进行二连扎;(7)中间退火:将二连轧后的所述带坯在600℃-700℃下保持退火3-4h;(8)冷轧:将所述步骤(7)得到的所述带坯进行冷轧,轧制规程为2-3个道次,每道次加工率为31%-62%;(9)成品退火:将冷轧后的所述带坯在350℃-450℃下保持光亮退火5-6h后,待温度降到80℃-85℃时出炉,得到铜合金带材。
进一步,所述步骤(3)在拉铸时需加入覆盖剂并用惰性气氛或含氧低的气氛进行保护。
进一步,所述覆盖剂为米糠。
进一步,所述惰性气氛为氮气、氦气或惰性气氛中的一种或几种。
进一步,步骤(5)和步骤(7)中退火后均需用冷却水进行冷却。
进一步,所述步骤(7)中用冷却水冷却后,还需用质量分数为2%-4%的H2SO4清洗所述带坯表面。
进一步,在所述步骤(5)和步骤(8)中,均需加入润滑乳液。
进一步,所述铜合金带材为H62、H65和H68带材。
进一步,所述铜合金带材为Cu-Zn-Al-X带材,其中X为Fe、N i、Mg和Co中的一种。
与现有技术比较本发明的有益效果在于:
1、本发明采用独特的分选、分类技术,以及在熔炼过程中对杂质成分进行精确控制,使本产品完全满足欧盟RoHS标准,实现了铜合金熔体纯净化技术工艺的突破、提升铜板带材的生产技术,使铜合金产品能够批量化生产,除此之外,本发明充分利用了所述废杂铜中含有的有益元素,减低原料成本的同时大幅度减少了产业链上下游工序,实现废杂铜短流程的再生利用;
2、在熔炼时,需加入稀土精炼剂,所述稀土精炼剂的加入,可以减少铜合金中的杂质,进一步提高铜合金的质量;
3、在拉铸时加入的所述覆盖剂熔体流动性较好,能更好的起到覆盖和润滑的作用,提高了所述铜锭坯的质量;
4、在拉铸时还需加入惰性气氛或含氧低的气氛进行保护,可以阻止铜液被空气中的氧气氧化,从而进一步提高了所述铜锭坯的质量;
5、在熔炼的炉体上方设有集气罩,能够将熔炼时产生的粉尘收集至所述集气罩,充分将粉尘吸收,除此之外,在所述铣面时,将产生的废料返回所述炉体重熔,这样不仅实现了废料零排放,而且保证了铜合金产品的清洁生产和废料的高效利用。
附图说明
图1为本发明环保型铜合金带材制备方法的流程图;
图2为本发明实施例七中铜合金带材的光学显微镜图像;
图3为本发明实施例七中铜合金带材的背散射电子图像;
图4为本发明实施例七中铜合金带材的XRD图谱。
具体实施方式
以下结合附图,对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。
实施例一
一种环保型铜合金带材的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)分选、分类:根据废杂铜的种类先进行元素含量的测试,然后根据测试结果进行分选、分类并对分类后的所述废杂铜进行元素含量的标记;
(2)调整原料配比:根据实际需求的元素含量,选取满足其要求的所述废杂铜进行熔炼,熔炼温度为1080℃,熔炼时间为1h,待熔炼完成后取样,对样品中的元素进行含量的测试,测试结果与所述实际需求的元素含量进行比对,对于不满足所述实际需求元素含量的所述元素,通过计算向所述废杂铜中添加相对应的所述元素,得到符合实际需求的原料配比;
(3)铸造:将所述步骤(2)得到的原料在温度为1080℃下熔炼1h后相继进行拉铸和铣面后,得到铜锭坯;
(4)锭坯加热:将所述铜锭坯在温度为800℃下保持加热1.5h;
(5)热轧开坯:将经过加热后的所述铜锭坯进行热轧,轧制规程为7个道次,平均每道次加工率为25%,得到带坯,并用冷却水冷却;
(6)二连轧:将所述的带坯进行二连扎;
(7)中间退火:将二连轧后的所述带坯在600℃下保持退火3h后用冷却水冷却并用质量分数为2%的H2SO4清洗所述带坯表面;
(8)冷轧:将所述步骤(7)得到的所述带坯进行冷轧,轧制规程为2个道次,平均每道次加工率为31%;
(9)成品退火:将冷轧后的所述带坯在350℃下保持光亮退火5h后,待温度降到80℃时出炉,得到铜合金带材。
所述步骤(3)在熔炼时,需加入稀土精炼剂,所述稀土精炼剂的加入,可以减少铜合金中的杂质,进一步提高铜合金的质量。
所述步骤(3)在拉铸时需加入覆盖剂熔体,由于所述覆盖剂熔体处于液体状态,和铜液分层,这样不易被浇口流出的铜液冲搅而进入铜液中,而且所述覆盖剂熔体的流动性较好,能更好的起到覆盖和润滑的作用,提高了所述铜锭坯的质量,其中,所述覆盖剂熔体优选米糠。
所述步骤(3)在拉铸时还需加入惰性气氛或含氧低的气氛进行保护,可以阻止铜液被空气中的氧气氧化,从而进一步提高了所述铜锭坯的质量,其中,所述惰性气氛为氮气、氦气或惰性气氛中的一种或几种。
所述步骤(3)在熔炼的炉体上方设有集气罩,能够将熔炼时产生的粉尘收集至所述集气罩,充分将粉尘吸收,除此之外,在所述铣面时,将产生的废料返回所述炉体重熔,这样不仅实现了废料零排放,而且保证了铜合金产品的清洁生产和废料的高效利用。
在所述热轧开坯和冷轧时,需加入润滑乳液,所述润滑乳液可以吸附于铜带表面,起润滑作用,除此之外,还可以减少变形区域的摩擦力、减少轧辊磨损,其中所述润滑乳液可以为非离子-阴离子乳化剂和非离子乳化剂等。
本发明采用独特的分选、分类技术,以及在熔炼过程中对杂质成分进行精确控制,使本产品完全满足欧盟RoHS标准,实现了铜合金熔体纯净化技术工艺的突破、提升铜板带材的生产技术,使铜合金产品能够批量化生产,除此之外,本发明充分利用了所述废杂铜中含有的有益元素,减低原料成本的同时大幅度减少了产业链上下游工序,实现废杂铜短流程的再生利用。
实施例二
如上所述的一种环保型铜合金带材的制备方法,本实施例与其不同之处在于,其包括以下步骤:
(1)分选、分类:根据废杂铜的种类先进行元素含量的测试,然后根据测试结果进行分选、分类并对分类后的所述废杂铜进行元素含量的标记;
(2)调整原料配比:根据实际需求的元素含量,选取满足其要求的所述废杂铜进行熔炼,熔炼温度为1080℃,熔炼时间为1.5h,待熔炼完成后取样,对样品中的元素进行含量的测试,测试结果与所述实际需求的元素含量进行比对,对于不满足所述实际需求元素含量的所述元素,通过计算向所述废杂铜中添加相对应的所述元素,得到符合实际需求的原料配比;
(3)铸造:将所述步骤(2)得到的原料在温度为1080℃下熔炼1.5h后相继进行拉铸和铣面后,得到铜锭坯;
(4)锭坯加热:将所述铜锭坯在温度为850℃下保持加热1.5h;
(5)热轧开坯:将经过加热后的所述铜锭坯进行热轧,轧制规程为9个道次,平均每道次加工率为29%,得到带坯,并用冷却水冷却;
(6)二连轧:将所述的带坯进行二连扎;
(7)中间退火:将二连轧后的所述带坯在600℃下保持退火3h后用冷却水冷却并用质量分数为3%的H2SO4清洗所述带坯表面;
(8)冷轧:将所述步骤(7)得到的所述带坯进行冷轧,轧制规程为2个道次,平均每道次加工率为31%;
(9)成品退火:将冷轧后的所述带坯在400℃下保持光亮退火6h后,待温度降到80℃时出炉,得到铜合金带材。
实施例三
如上所述的一种环保型铜合金带材的制备方法,本实施例与其不同之处在于,其包括以下步骤:
(1)分选、分类:根据废杂铜的种类先进行元素含量的测试,然后根据测试结果进行分选、分类并对分类后的所述废杂铜进行元素含量的标记;
(2)调整原料配比:根据实际需求的元素含量,选取满足其要求的所述废杂铜进行熔炼,熔炼温度为1150℃,熔炼时间为1.5h,待熔炼完成后取样,对样品中的元素进行含量的测试,测试结果与所述实际需求的元素含量进行比对,对于不满足所述实际需求元素含量的所述元素,通过计算向所述废杂铜中添加相对应的所述元素,得到符合实际需求的原料配比;
(3)铸造:将所述步骤(2)得到的原料在温度为1150℃下熔炼1.5h后相继进行拉铸和铣面后,得到铜锭坯;
(4)锭坯加热:将所述铜锭坯在温度为850℃下保持加热1.5h;
(5)热轧开坯:将经过加热后的所述铜锭坯进行热轧,轧制规程为8个道次,平均每道次加工率为35%,得到带坯,并用冷却水冷却;
(6)二连轧:将所述的带坯进行二连扎;
(7)中间退火:将二连轧后的所述带坯在650℃下保持退火3.5h后用冷却水冷却并用质量分数为3%的H2SO4清洗所述带坯表面;
(8)冷轧:将所述步骤(7)得到的所述带坯进行冷轧,轧制规程为2个道次,平均每道次加工率为45%;
(9)成品退火:将冷轧后的所述带坯在450℃下保持光亮退火6h后,待温度降到85℃时出炉,得到铜合金带材。
实施例四
如上所述的一种环保型铜合金带材的制备方法,本实施例与其不同之处在于,其包括以下步骤:
(1)分选、分类:根据废杂铜的种类先进行元素含量的测试,然后根据测试结果进行分选、分类并对分类后的所述废杂铜进行元素含量的标记;
(2)调整原料配比:根据实际需求的元素含量,选取满足其要求的所述废杂铜进行熔炼,熔炼温度为1200℃,熔炼时间为2h,待熔炼完成后取样,对样品中的元素进行含量的测试,测试结果与所述实际需求的元素含量进行比对,对于不满足所述实际需求元素含量的所述元素,通过计算向所述废杂铜中添加相对应的所述元素,得到符合实际需求的原料配比;
(3)铸造:将所述步骤(2)得到的原料在温度为1200℃下熔炼2h后相继进行拉铸和铣面后,得到铜锭坯;
(4)锭坯加热:将所述铜锭坯在温度为900℃下保持加热2h;
(5)热轧开坯:将经过加热后的所述铜锭坯进行热轧,轧制规程为9个道次,平均每道次加工率为46%,得到带坯,并用冷却水冷却;
(6)二连轧:将所述的带坯进行二连扎;
(7)中间退火:将二连轧后的所述带坯在700℃下保持退火4h后用冷却水冷却并用质量分数为4%的H2SO4清洗所述带坯表面;
(8)冷轧:将所述步骤(7)得到的所述带坯进行冷轧,轧制规程为3个道次,平均每道次加工率为62%;
(9)成品退火:将冷轧后的所述带坯在450℃下保持光亮退火6h后,待温度降到85℃时出炉,得到铜合金带材。
实施例五
如上所述的一种环保型铜合金带材的制备方法,本实施例与其不同之处在于,制备的所述铜合金带材为H62、H65和H68带材,在所述步骤(2)中需对熔炼后的样品进行Cu、Pb、Fe、P含量的测试,测试结果与所述实际需求的元素含量进行比对,对于不满足所述实际需求元素含量的所述元素,通过计算向所述废杂铜中添加相对应的所述元素,得到符合实际需求的原料配比。
实施例六
如上所述的一种环保型铜合金带材的制备方法,本实施例与其不同之处在于,制备的所述铜合金带材为Cu-Zn-Al-X带材,其中X为Fe、N i、Mg和Co中的一种,在所述步骤(2)中需对熔炼后的样品进行Cu、Zn、Al、X含量的测试,测试结果与所述实际需求的元素含量进行比对,对于不满足所述实际需求元素含量的所述元素,通过计算向所述废杂铜中添加相对应的所述元素,得到符合实际需求的原料配比。
实施例七
如实施例六所述的一种环保型铜合金带材的制备方法,本实施例与其不同之处在于,制备的所述铜合金带材为69Cu-Zn-3Al-0.4Co合金带材,制备所述69Cu-Zn-3Al-0.4Co合金带材的步骤如下:
(1)分选、分类:根据废杂铜的种类先进行元素含量的测试,然后根据测试结果进行分选、分类并对分类后的所述废杂铜进行元素含量的标记;
(2)调整原料配比:根据实际需求的元素含量,选取满足其要求的所述废杂铜进行熔炼,熔炼温度为1100℃,熔炼时间为1.5h,待熔炼完成后取样,对样品进行Cu、Zn、A l、Co含量的测试,测试结果与所述实际需求的元素含量进行比对,对于不满足所述实际需求元素含量的所述元素,通过计算向所述废杂铜中添加相对应的所述元素,得到符合实际需求的原料配比;
(3)铸造:将所述步骤(2)得到的原料在温度为1100℃下熔炼1.5h后相继进行拉铸和铣面后,得到铜锭坯;
(4)锭坯加热:将所述铜锭坯在温度为850℃下保持加热1.5h;
(5)热轧开坯:将经过加热后的所述铜锭坯进行热轧,轧制规程为7个道次,第一道次至第七道次加工率分别为25%、33.3%、44%、46%、40%、33.3%、30%,得到带坯,并用冷却水冷却;
(6)二连轧:将所述的带坯进行二连扎;
(7)中间退火:将二连轧后的所述带坯在600℃下保持退火3h后用冷却水冷却并用质量分数为3%的H2SO4清洗所述带坯表面;
(8)冷轧:将所述步骤(7)得到的所述带坯进行冷轧,轧制规程为3个道次,第一道次至第三道次加工率分别为62%、58%、31%;
(9)成品退火:将冷轧后的所述带坯在380℃下保持光亮退火6h后,待温度降到85℃时出炉,得到69Cu-Zn-3A l-0.4Co合金带材。
将本实施例制得的所述69Cu-Zn-3Al-0.4Co合金带材用光学显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪进行测试,分别得到光学显微镜图像、背散射电子图像和XRD图谱。
如图2所示,其为本实施例中的光学显微镜图像,从图中可以看出,69Cu-Zn-3A l-0.4Co合金纤维组织基本消除,形成等轴状的ɑ+β双相组织。
如图3所示,其为本实施例中的背散射电子图像,从图中可以看出,有许多针状的相,经能谱分析,69Cu-Zn-3Al-0.4Co合金接近ɑ相。
如图4所示,其为本实施例中的XRD图谱,从图中可以看出,69Cu-Zn-3A l-0.4Co合金主要由ɑ相的Cu0.64Zn0.36和β相的CuZn组成。
实施例八
如实施例七所述的一种环保型铜合金带材的制备方法,本实施例与其不同之处在于,通过调节Al的含量,制备得到了69Cu-Zn-(2-3)Al-0.4Co合金带材,并对不同铝含量合金的性能进行了测试,如下表:
表1不同铝含量合金的性能测试
Al含量 标距 σb/MPa σ0.2/MPa &/% HV/(N/M㎡) E/GPa Y(%IAXS)
2% 20 629 522 19 212 116 20.98
2.5% 20 659 536 21 218 119 21.69
3% 20 632 482 25 213 117 20.78
其中,σb表示抗拉强度,σ0.2表示屈服强度,&/%表示材料的塑性性能指标延向率,HV表示维氏硬度,E/GPa表示弹性模量,Y(%IAXS)表示导电率。从表1可以看出,随着铝含量的增加,合金抗拉强度、屈服强度和硬度先增大后减小,而延伸率依次增大,弹性模量变化不大,电导率先增大后减小。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员,在不脱离本发明方法的前提下,还可以做出若干改进和补充,这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种环保型铜合金带材的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)分选、分类:根据废杂铜的种类先进行元素含量的测试,然后根据测试结果进行分选、分类并对分类后的所述废杂铜进行元素含量的标记;
(2)调整原料配比:根据实际需求的元素含量,选取满足其要求的所述废杂铜进行熔炼,熔炼温度为1080℃-1200℃,熔炼时间为1-2h,待熔炼完成后取样,对样品中的元素进行含量的测试,测试结果与所述实际需求的元素含量进行比对,对于不满足所述实际需求元素含量的所述元素,通过计算向所述废杂铜中添加相对应的所述元素,得到符合实际需求的原料配比;
(3)铸造:将所述步骤(2)得到的原料在温度为1080℃-1200℃下熔炼1-2h后相继进行拉铸和铣面后,得到铜锭坯;
(4)锭坯加热:将所述铜锭坯在温度为800℃-900℃下保持加热1.5-2h;
(5)热轧开坯:将经过加热后的所述铜锭坯进行热轧,轧制规程为7-9个道次,每道次加工率为25%-46%,得到带坯;
(6)二连轧:将所述的带坯进行二连轧;
(7)中间退火:将二连轧后的所述带坯在600℃-700℃下保持退火3-4h;
(8)冷轧:将所述步骤(7)得到的所述带坯进行冷轧,轧制规程为2-3个道次,每道次加工率为31%-62%;
(9)成品退火:将冷轧后的所述带坯在350℃-450℃下保持退火5-6h后,待温度降到80℃-85℃时出炉,得到铜合金带材。
2.根据权利要求1所述的环保型铜合金带材的制备方法,其特征在于,所述步骤(3)在拉铸时需加入覆盖剂并用惰性气氛进行保护。
3.根据权利要求2所述的环保型铜合金带材的制备方法,其特征在于,所述覆盖剂为米糠。
4.根据权利要求3所述的环保型铜合金带材的制备方法,其特征在于,所述惰性气氛为氮气、氦气。
5.根据权利要求4所述的环保型铜合金带材的制备方法,其特征在于,步骤(5)和步骤(7)中退火后均需用冷却水进行冷却。
6.根据权利要求5所述的环保型铜合金带材的制备方法,其特征在于,所述步骤(7)中用冷却水冷却后,还需用质量分数为2%-4%的H2SO4清洗所述带坯表面。
7.根据权利要求6所述的环保型铜合金带材的制备方法,其特征在于,在所述步骤(5)和步骤(8)中,均需加入润滑乳液。
8.根据权利要求1-7任一所述的环保型铜合金带材的制备方法,其特征在于,所述铜合金带材为H62、H65和H68带材。
9.根据权利要求1-7任一所述的环保型铜合金带材的制备方法,其特征在于,所述铜合金带材为Cu-Zn-Al-X带材,其中X为Fe、Ni、Mg和Co中的一种。
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