CN106180248B - 一种电工用磷铜带的生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电工用磷铜带的生产工艺，包括以下步骤：（1）以高纯阴极铜为原料，牵引机组上引铜杆；（2）连续挤压铜带坯；（3）冷轧；（4）退火；（5）精轧；（6）清洗钝化；（7）分切。本发明生产的电工用磷铜带纯度高、氧含量低、导电性能高、表面质量高，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，尤其涉及一种电工用磷铜带的生产工艺。
背景技术
铜在电工领域具有较为广泛的应用，可作为导电部件、散热部件等。目前电工领域应用比较多的为纯铜，纯铜虽然导电性能良好，但是其强度有限，同时，纯铜在电工器件的接触过程中容易产生放电现象。
微合金化是铜材研究开发的重点和热点，通过向纯铜中添加少量的其它元素，提高铜材的某些性能，满足铜材越来越广泛的应用。在纯铜中添加其它微量元素，对铜材的导电性能都会产生一定的影响，但是对于一些特殊的应用领域，如高温环境下使用电器元件，不仅要求铜材有较高的导电性能，又需要较高的耐高温温度，良好的机械加工性能和焊接性能。因此，合理地选择合金元素，优化元素含量，是开发高性能铜材的关键。
磷铜合金具有良好的导电性能，不易发热、安全同时具备很强的抗疲劳性，同时冲击时不发生火花。
发明内容
本发明设计了一种电工用磷铜带的生产工艺，利用该工艺生产的电工用磷铜带具有氧含量低、焊接性能优异、塑性加工性能高、导电性能高、表面质量高等优点，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：
上引连铸—连续挤压—冷轧—退火—精轧—清洗钝化—分切
本发明的技术方案是：
1.上引连铸
以高纯阴极铜和20%的磷铜合金、5%的碲铜合金为原料，将高纯阴极铜和20%的磷铜合金、5%的碲铜合金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。熔炼装置包括熔化炉和保温炉。
进一步设置为：结晶器出水温度控制在30℃～34℃，熔炼炉的温度为1180℃~1185℃，采用烘干的木碳覆盖，保证熔炼炉的还原气氛；木炭粒度为20mm~25mm，覆盖厚度150mm。保温炉的温度为1171℃~1175℃，采用石墨磷片覆盖，其覆盖厚度20mm~25mm。引杆速度500mm/min，引杆直径Ф40mm，冷却循环出水温度30℃～40℃。
制备的铜杆纯度高、（铜+磷+碲）总含量≥99.992%、磷含量为0.015~0.020%、碲含量为0.005%、氧含量小于0.0010%、导电率≥90%IACS。
2.连续挤压
以步骤1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3r/min。铜带坯的宽度为400mm，铜带坯横向公差小于0.02mm。
3. 冷轧
采用Ф300/600×600mm四辊冷轧机组对步骤2制备铜带坯进行轧制，轧制压力≤6000KN，轧制速度≤100m/min，轧制前张力小于30KN，后张力小于50KN。轧制道次为：15mm-8mm-5mm-3mm-2mm-1.5mm-1mm。
4. 退火
采用光亮退火设备对步骤3冷轧后铜带进行退火，退火温度380℃，保温时间5h。光亮退火设备采用氢气和氮气混合气体作为保护气体，其中氢气占25%。其中升温速度为100℃/小时，冷却时间大于12小时，冷却温度小于50℃。退火后，铜带的抗拉强度小于220MPa，延伸率大于50%。
5. 精轧
采用Ф200/500×600mm四辊可逆液压冷轧机组对步骤4退火后的铜带进行精轧，精轧为一个道次轧制，轧制压力≤5000KN，轧制速度≤200m/min，轧制前张力小于20KN，后张力小于30KN。轧制道次为1mm-0.9mm。轧制后铜带的抗拉强度为260MPa～270 MPa，延伸率为20～25%，硬度HV为80～90。
6. 清洗钝化
将步骤5精轧后的铜带进行清洗钝化，利用20%的NaOH溶液对铜带进行脱脂，采用25%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℃、0.1%～0.2%的苯丙三氮唑水溶液钝化处理。清洗速度控制在70～80m/min，开卷张力为2～5KN，中间张力为2～3KN，卷曲张力为2～5KN。
7. 分切
步骤6清洗后的铜带采用分切设备按照不同尺寸进行分切。刀片间隙为0.1mm，上下刀轴的重叠量为2mm。
采用上述技术方案，具有以下优势：
1.采用高纯阴极铜板为原料，合理优化磷含量，磷含量为0.012~0.025%，碲含量为0.005%、（铜+磷+碲）总含量≥99.992%、氧含量小于0.0010%、导电率≥90%IACS，同时，添加了碲元素，提高了材料的抗电弧性能，其有益效果是满足了电工用磷铜带使用性能。
2.采用连续挤压技术与冷轧技术相结合，提供了力学性能优异的磷铜带，有利于后续的加工。
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30%以上，成材率达到75%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1一种电工用磷铜带的生产工艺包括如下步骤：
上引连铸—连续挤压—冷轧—退火—精轧—清洗钝化—分切
具体的步骤为：
1.上引连铸
以高纯阴极铜和20%的磷铜合金、5%的碲铜合金为原料，将高纯阴极铜和20%的磷铜合金、5%的碲铜合金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。熔炼装置包括熔化炉和保温炉。
进一步设置为：结晶器出水温度控制在30℃～34℃，熔炼炉的温度为1180℃~1185℃，采用烘干的木碳覆盖，保证熔炼炉的还原气氛；木炭粒度为20mm~25mm，覆盖厚度150mm。保温炉的温度为1171℃~1175℃，采用石墨磷片覆盖，其覆盖厚度20mm~25mm。
引杆速度500mm/min，引杆直径Ф40mm，冷却循环出水温度30℃～40℃。
制备的铜杆纯度高，（铜+磷+碲）总含量≥99.992%、磷含量为0.015~0.020%、碲含量为0.005%、氧含量小于0.0010%、导电率≥90%IACS。
2.连续挤压
以步骤1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3r/min。铜带坯的宽度为400mm，铜带坯横向公差小于0.02mm。
3. 冷轧
采用Ф300/600×600mm四辊冷轧机组对步骤2制备铜带坯进行轧制，轧制压力≤6000KN，轧制速度≤100m/min，轧制前张力小于30KN,后张力小于50KN。轧制道次为：15mm-8mm-5mm-3mm-2mm-1.5mm-1mm。
4. 退火
采用光亮退火设备对步骤3冷轧后磷铜带进行退火，退火温度380℃，保温时间5h。光亮退火设备采用氢气和氮气混合气体作为保护气体，其中氢气占25%。其中升温速度为100℃/小时，冷却时间大于12小时，冷却温度小于50℃。退火后，铜带的抗拉强度小于220MPa，延伸率大于50%。
5. 精轧
采用Ф200/500×600mm四辊可逆液压冷轧机组对步骤4退火后的铜带进行精轧，精轧为一个道次轧制，轧制压力≤5000KN，轧制速度≤200m/min，轧制前张力小于20KN,后张力小于30KN。轧制道次为1mm-0.9mm。轧制后磷铜带的抗拉强度为260MPa～270 MPa，延伸率为20～25%。硬度HV为80～90。
6. 清洗钝化
将步骤5精轧后的磷铜带进行清洗钝化，利用20%的NaOH溶液对磷铜带进行脱脂，采用25%的硫酸溶液对磷铜带进行酸洗，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℃、0.1%～0.2%的苯丙三氮唑水溶液钝化处理。清洗速度控制在70～80m/min，开卷张力为2～5KN，中间张力为2～3KN，卷曲张力为2～5KN。
7. 分切
将步骤6清洗后的铜带采用分切设备按照不同尺寸进行分切。分切时刀片间隙为0.1mm，上下刀轴的重叠量为2mm。
性能测试及分析
通过本领域公知的技术对实施例1进行性能测试，并对测试结果进行分析，得出如下结论：
磷铜带的抗拉强度为260MPa～270 MPa，延伸率为20～25%。硬度HV为80～90。磷含量为0.012~0.025%，碲含量为0.005%、（铜+磷+碲）总含量≥99.992%、氧含量小于0.0010%、导电率≥90%IACS。
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)
1.一种电工用磷铜带的生产工艺，其特征在于包括以下步骤：
（1）上引连铸：以高纯阴极铜和20%的磷铜合金、5%碲铜合金为原料，将高纯阴极铜和20%的磷铜合金、5%碲铜合金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；熔炼炉的温度为1180℃~1185℃，采用烘干的木炭覆盖，木炭粒度为20mm~25mm，覆盖厚度150mm，保温炉的温度为1171℃~1175℃，采用石墨鳞片覆盖，其覆盖厚度20mm~25mm；上引铜杆速度500mm/min，上引铜杆直径Ф40mm，冷却循环出水温度30℃～40℃；制备的铜杆中铜、磷、碲等三种元素的总含量≥99.992%、磷含量为0.015~0.020%、碲含量为0.005%、氧含量小于0.0010%、导电率≥90%IACS；
（2）连续挤压：以步骤（1）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3r/min；铜带坯的宽度为400mm，铜带坯横向公差小于0.02mm；
（3）冷轧：采用Ф300/600×600mm四辊冷轧机组对步骤（2）制备铜带坯进行轧制；轧制压力≤6000KN，轧制速度≤100m/min，轧制前张力小于30KN，后张力小于50KN；轧制道次为：15mm-8mm-5mm-3mm-2mm-1.5mm-1mm；
（4）退火：采用光亮退火设备对步骤( 3 )冷轧后铜带进行退火；退火温度380℃，保温时间5h；光亮退火设备采用氢气和氮气混合气体作为保护气体，氢气占25%，升温速度为100℃/小时，冷却时间大于12小时，冷却温度小于50℃；退火后，铜带的抗拉强度小于220MPa，延伸率大于50%；
（5）精轧：采用Ф220/500×600mm四辊可逆液压冷轧机组对步骤（4）退火后的铜带进行精轧；所述精轧为一个道次轧制，轧制压力≤5000KN，轧制速度≤200m/min，轧制前张力小于20KN，后张力小于30KN；轧制道次为1mm-0.9mm；轧制后铜带的抗拉强度为260MPa～270MPa，延伸率为20～25%；硬度HV为80～90；
（6）清洗钝化：采用碱液、酸液、抛光装置对铜带进行清洗钝化；所述清洗钝化利用20%的NaOH溶液对铜带进行脱脂，采用25%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℃、0.1%～0.2%的苯丙三氮唑水溶液钝化处理；清洗速度控制在70～80m/min，开卷张力为2～5KN，中间张力为2～3KN，卷取张力为2～5KN；
（7）分切：采用分切设备对铜带进行分切；分切时刀片间隙为0.1mm，上下刀轴的重叠量为2mm；
所述一种电工用磷铜带的生产工艺制备的磷铜带，其抗拉强度为260MPa～270 MPa，延伸率为20～25%；硬度HV为80～90；磷含量为0 .012~0 .025%，碲含量为0.005%，铜+磷+碲的总含量≥99.992%，氧含量小于0.0010%，导电率≥90%IACS。
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