CN106148866A - 一种短流程制造铜合金异形带的加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种短流程制造铜合金异形带的加工方法。本发明基于连续挤压的过程中，可以产生很大的挤压热，对于铜基材料来说，其挤压温度可以超过450℃，该温度大于铜基材料的再结晶温度，因此连续挤压后的铜基材为热加工组织，其产品的后道次加工、使用性能等均不比热轧法生产的产品差。同时，由于采用的是连续挤压，挤压后的产品可以很长，对于铜合金异形带，可以成卷生产；只要更换不同的模具，就可以挤压出“T”形、“W”形等不同截面、不同形状的铜合金异形带材。

Description

一种短流程制造铜合金异形带的加工方法

技术领域

本发明涉及一种短流程制造铜合金异形带的加工方法。

背景技术

铜合金异形带广泛应用于大规模集成电路和半导体分立器件的引线框架材料，制造该类带材传统方法有两种：其一是铸锭热轧法，即采用大锭铸造，先经多道次热轧后收卷并冷却，冷轧的方法。其二是连铸冷轧法，具体来说就是水平连续连铸带坯经过双面铣面后，送入轧机进行冷却，轧制是在再结晶温度下进行的，经多道次轧制后得到需要的带材。上述两种方法各有优缺点。对于热轧法，生产的产品质量好，机械性能好，生产工艺稳定，该种方法可以生产绝大部分的铜合金异形带。但是该种方法设备的投入大，带长有限，成才率低。该种方法需要连铸机、热轧机、冷轧机，在生产中还需要去皮、铣面或酸洗，工艺流程长、成本高。冷轧法设备投入小，它不需要昂贵的热轧机，水平连铸的带坯可以做得很长，再经过冷轧，直接轧到成品。但是该种方法也有很多问题。首先，由于带材是冷轧组织，所以它的机械性能不如热轧方法好，不能承受后道次冲裁等压力加工，同时，水平连铸铸造的铜坯，铸造的铜合金异形带的形状和品种有限，对于形状，目前国内只有平带的水平连铸机；对于品种，它一般对锡青铜、黄铜等材料比较成熟，但对其他品种的铜合金并不适用。

上述两种传统的加工方法存在缺陷，行业急需一种流程短、成本低、成材率高、质量好的加工方法，申请人在公知的连续挤压有色金属的技术中得到启发；如果采用连续挤压技术来提供生产铜合金异形带所需要的坯料，可能会取得较好的结果，但考虑到合金材料的强度，对挤压模具和型腔的材料应做一定的改进，否则寿命会很短。

发明内容

本发明针对上述缺陷，目的在于提供一种能得到性能优良的一种短流程制造铜合金异形带的加工方法。

为此本发明采用的技术方案是：本发明按照以下步骤进行：

1）熔炼连铸：选用1号电解铜为原料，Ni、Si元素用中间合金的形式添加，稀土则以单质的形式添加；

首先将电解铜和Ni、Si元素中间合金置于感应炉中加热熔化，然后加入稀土，添加精炼剂进行精炼，熔炼时采用木炭覆盖保护，采用定向凝固技术水平连铸成型，制备出直径20mm的铜杆坯料；

具体工艺参数为：熔炼温度1100-1300℃，铸造温度控制在1180～1250℃之间，拉铸速度在4～10cm/min；

2）连续挤压和固溶：采用连续挤压技术生产，连续挤压的主要控制点包括两方面：第一是对铜杆的提前预热，采用感应加热和气体保护技术，通过感应加热把铜杆加热到一定温度，并通过N₂气保护，防止铜杆氧化；

第二是在挤压过程中实现固溶处理：在出口处添加快速冷却机构；

3）时效前冷轧：时效处理前先对固溶得到的物料进行冷轧；

4）双级时效：采用钟罩式保护性气体退火炉进行时效处理，具体参数为550℃×2h＋450℃×2h（氮气保护气氛）；

5）根据DSC分析和具体参数调整的结果，最终确定的调整退火温度为400℃×（1～3）h，其中绝大多数情况下保温时间为3h比较合适；

6）表面处理制得。

本发明取得的优点是：项目产品与国内外同类产品性能指标对比表

具体实施方式

主要工序技术要点

序号	工序	技术要点
			1	熔炼 连铸	选用1号电解铜为原料，Ni、Si元素均用中间合金的形式添加，而其他合金元素和稀土则以单质的形式添加。首先将电解铜和中间合金置于感应炉中加热熔化，然后加入其它合金元素及混合稀土，添加精炼剂进行精炼，熔炼时采用木炭覆盖保护，采用定向凝固技术水平连铸成型，制备出直径20mm的铜杆坯料。具体工艺参数为：熔炼温度1300℃左右，铸造温度控制在1180～1250℃之间，拉铸速度在4～10cm/min。获得的铸造组织为晶粒度在50μm以下的均匀细小等轴晶。该技术的关键点在于合金元素的添加和温度的控制， 合金元素添加精准和合金元素的均匀性。
2	连续挤压和固溶	采用连续挤压技术生产，连续挤压的主要控制点包括三方面：第一是对铜杆的提前预热，我们采用感应加热和气体保护技术，通过感应加热把铜杆加热到一定温度，并通过N2气保护，防止铜杆氧化；第二是在挤压过程中实现固溶处理，连续挤压过程中，由于摩擦变形的作用，会产生大量的热，再加上提前预热的作用，在挤压变形处，材料的温度能达到800℃以上，通过对出口处工装的技术改造，添加快速冷却机构，完成固溶处理；第三是对连续挤压机的挤压轮、堵头和模具材料升级，大大提高了挤压轮、堵头和模具的使用寿命。同时控制溢料率在5～8%内。
			3	时效前冷轧	合金是主要依靠弥散过渡相强化的合金，时效前冷变形会使时效强化效果提高，所以本项目在工艺过程中加入时效前冷变形的工艺，根据大量试验得出，变形量要大于70％。
4	双级时效	采用钟罩式保护性气体退火炉进行时效处理，合金的最佳时效工艺为先高温后低温的双级时效制度，具体参数为550℃×2h＋450℃×2h（氮气保护气氛）。
			5	时效后冷轧	此工艺的变形量主要根据产品的要求来定。
6	调整退火	根据DSC分析和具体参数调整的结果，最终确定的调整退火温度为400℃×（1～3）h，其中绝大多数情况下保温时间为3h比较合适。
			7	精 轧	此工艺的变形量主要根据产品的要求来定。
8	表面处理	表面处理包括脱脂、钝化等工艺，具体工艺参数根据生产质量进行调整。
			9	拉弯矫直	对产品的板型进行整理，具体参数根据设备确定。
10	分切包装	根据客户需要和生产检验要求进行检验，分剪包装。

Claims (1)

1.一种短流程制造铜合金异形带的加工方法，其特征在于，按照以下步骤进行：

1）熔炼连铸：选用1号电解铜为原料，Ni、Si元素用中间合金的形式添加，稀土则以单质的形式添加；

首先将电解铜和Ni、Si元素中间合金置于感应炉中加热熔化，然后加入稀土，添加精炼剂进行精炼，熔炼时采用木炭覆盖保护，采用定向凝固技术水平连铸成型，制备出直径20mm的铜杆坯料；

具体工艺参数为：熔炼温度1100-1300℃，铸造温度控制在1180～1250℃之间，拉铸速度在4～10cm/min；

2）连续挤压和固溶：采用连续挤压技术生产，连续挤压的主要控制点包括两方面：第一是对铜杆的提前预热，采用感应加热和气体保护技术，通过感应加热把铜杆加热到一定温度，并通过N₂气保护，防止铜杆氧化；

第二是在挤压过程中实现固溶处理：在出口处添加快速冷却机构；

3）时效前冷轧：时效处理前先对固溶得到的物料进行冷轧；

4）双级时效：采用钟罩式保护性气体退火炉进行时效处理，具体参数为550℃×2h＋450℃×2h（氮气保护气氛）；

5）根据DSC分析和具体参数调整的结果，最终确定的调整退火温度为400℃×（1～3）h，其中绝大多数情况下保温时间为3h比较合适；

6）表面处理制得。