CN106216424B - 一种高精度异型铜带的无缺陷生产工艺 - Google Patents

一种高精度异型铜带的无缺陷生产工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高精度异型铜带的无缺陷生产工艺，包括（1）熔炼；（2）铜杆连铸；（3）连续挤压；（4）一次轧制；（5）一次退火；（6）二次轧制；（7）二次退火；（8）三次轧制；（9）定位剪边；（10）脱脂钝化的过程，其中在步骤（4）~（8）的过程中铜带均为主体为T型异型铜带、边缘两侧为下降的阶梯形的连续带材，在步骤（9）中将连续带材两侧的阶梯形部分一同剪去，本发明可得到平整均一,无起皮，裂口，大小波纹、皱纹及其它表面缺陷的高精度异型铜带。

Description

一种高精度异型铜带的无缺陷生产工艺
技术领域
本发明涉及有色金属加工的技术领域，特别涉及高精度异型铜带加工的技术领域。
背景技术
高精度异型铜带是制造大功率分立器件的专用材料，制造大功率分立器件的异形框架是由高精度异型铜带冲制而成。常见的异型铜带根据端面形状不同分为U型、T型、L型、W型、阶梯型等，应用于分立器件的异型铜带属于高精尖铜带品种，要求其具有高精度、高表面光洁度、高性能一致性。
常见的高精度异型铜带的生产方法包括高速锤锻-高精度冷轧法、铣削法、孔型轧制法、拉伸法等多种，通常周期较长，步骤复杂，生产成本较高，对坯料的要求高。
另外，在目前所有的制备高精度异型铜带的工艺中，铜带都会出现严重表面缺陷，如起皮，厚薄部交接处裂纹，不均匀形变，撕裂，产生拉痕，出现铜带缺口，出现不明原因的皱纹、波浪等。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可使最终得到的高精度异型铜带平整均一,无起皮，裂口，大小波纹、皱纹及其它表面缺陷等产生，同时制得的产品韧性好、强度高、拉伸率大的生产工艺。
本发明的技术方案如下：
一种高精度异型铜带的无缺陷生产工艺，包括以下步骤：
（1）熔炼；
（2）铜杆连铸：采用上引法将熔炼的铜合金进行铜杆连铸，得到铜合金铜杆；
（3）连续挤压：将所述铜合金铜杆通过连续挤压的方式成型为连续挤压带胚；
（4）一次轧制：将所述连续挤压带胚在轧辊上进行轧制，成型为主体为T型异型铜带、边缘两侧为下降的阶梯形的连续带材，即得到第一连续带材，此处T型异型铜带是指的形状上包括厚料、位于厚料两侧的薄边、及连接厚料与薄边之间的倾斜的连接面的、端面形状基本呈倒T字形的铜带；所述第一连续带材厚料厚度为T1，薄边厚度为t1，连接面与竖直方向的夹角为θ1；
（5）一次退火：将所述第一连续带材进行退火处理；
（6）二次轧制：将退火处理后的第一连续带材进行再次的轧制，以调整经一次退火后第一连续带材中薄边及厚料的厚度，和薄边与厚料之间的连接处的倾斜程度，得到第二连续带材，其厚料厚度为T2，薄边厚度为t2，连接面与竖直方向的夹角为θ2；
（7）二次退火：将所述第二连续带材进行展开式光亮退火处理；
（8）三次轧制：将经过二次退火的第二连续带材再次进行轧制，以调整经二次退火后第二连续带材中薄边及厚料的厚度，得到第三连续带材，其厚料厚度为T3，薄边厚度为t3；
（9）定位剪边：将第三连续带材进行定位剪边，剪边时将在步骤（4）~（8）中保持在连续带材两侧的阶梯形部分一同剪去；
（10）脱脂钝化；
且t2=1/5~1/4t1，T2=1/4~1/3T1，t3=1/2~4/5t2，T3=3/5~4/5T2。
优选的是：所述θ2=1~5/2θ1。
该基本技术方案通过铜杆连铸、连续挤压、连续轧制、热处理等过程可实现高精度异型铜带的连续化生产，整体工艺步骤与周期相对于传统的高精度异型铜带的制备周期显著减少，通过在不同的轧制过程中增加不同的热处理，可显著提升高精度异型铜带的力学性能，其中二次退火的过程还可加强产品的化学稳定性，特别是在一次轧制的过程中成型为主体为T型异型铜带、边缘两侧为下降的阶梯形的连续带材，这种形状的异型铜带可在接下来的（5）~（8）的过程有效避免T型异型铜带出现现有加工技术中常常出现的、而且特别容易大规模爆发的铜带边缘缺口，铜带产生大面积波纹、皱纹的现象，可将这些现象的发生率大大降低，同时也显著降低了厚薄部交接处撕裂、铜带不均匀形变，铜带出现拉痕等表面缺陷的发生。
另外优选的是：所述第一连续带材的边缘两侧的阶梯形包括两级阶梯，其中第一阶梯在下，第二阶梯在上，第一阶梯厚度为第二阶梯厚度的3~5倍。
该优选实施方案可在基础技术方案的基础上，进一步降低上述表面缺陷的产生，可在基础技术方案的基础上，再将铜带边缘缺口，铜带波纹、皱纹的表面缺陷的发生率降低90%。
其进一步的优选是：所述第二阶梯在其厚度方向上的阶梯面为向内凹陷的曲面。
其另一种进一步优选的是：所述第一阶梯在其厚度方向上的阶梯面为向外凸起的曲面。
上述两种进一步的优选实施方案可将铜带边缘缺口，铜带波纹、皱纹的表面缺陷的发生率降低至0。
另外优选的是：所述步骤（5）一次退火的温度为400~500℃，加热时间为3~4h，保温时间为0.5~1.5h，退火在惰性环境中进行，保护气体为二氧化碳。
另外优选的是：所述步骤（7）二次退火的温度为700~1000℃，保护气体为氮气与氢气。
上述两种优选的热处理方式可显著提升产品的机械性能。
另外优选的是：所述步骤（2）还包括将得到的铜合金铜杆进行收线成盘状，其后再进入步骤（3）；在铜杆连铸过程中，牵引速度为0.5~0.6m/min。
上述步骤（2）的优选实施方案一方面便于加工质量的控制、加工场地的高效利用，另一方面可通过适当的铜杆牵引速率起到性能强化的效果。
另外优选的是：所述步骤（2）中所述铜合金铜杆的直径为14~17mm。
另外优选的是：所述步骤（1）中熔炼温度为1000~1200℃。
本发明可实现高精度异型铜带的连续化生产，整体工艺步骤与周期相对于传统的高精度异型铜带的制备步骤与周期显著减少，得到的高精度异型铜带机械性能优异，产品表观缺陷的产生显著降低，特别是针对铜带边缘缺口，铜带波纹、皱纹的表观缺陷，本发明的一些优选实施方案可将铜带边缘缺口，铜带波纹、皱纹的发生率降低至0；此外本发明还显著降低了加工过程中高精度异型铜带厚薄部交接处撕裂、铜带不均匀形变，铜带出现拉痕等表面缺陷的发生。
附图说明
图1为本发明的高精度异型铜带在加工过程中的端面形状变化示意图，其中图1-0为连续挤压带胚，图1-1为第一连续带材，图1-2为第二连续带材，图1-3为第三连续带材，图1-4为定位剪边后的高精度异型铜带；
图2为第一连续带材的边缘为曲面阶梯的示意图；
图3为铜带缺口及波纹、皱纹的缺陷示意图（俯视图）。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做出进一步的解释。
实施例1
通过以下步骤制备高精度异型铜带：
（1）熔炼：按所需高精度异型铜带的标准选择原料，在1200℃下进行熔炼；
（2）铜杆连铸：将熔炼得到的铜合金采用上引铜杆连铸制成直径为17mm的铜合金杆，并将其收线成盘状，铜杆牵引速度为0.6m/min；
（3）连续挤压：将得到的铜合金铜杆通过连续挤压的方式成型为如图1-0所示的连续挤压带胚；
（4）一次轧制：将得到的连续挤压带胚在轧辊上进行轧制，成型为如图1-1所示的连续带材，该连续带材包括厚度T1为7.00mm的厚料11，厚度t1为2.00mm的薄边12，与竖直方向的夹角为θ1为5°的连接面13，及包括第一阶梯101、第二阶梯102的边缘结构14，第一阶梯101的厚度为1.50mm，第二阶梯102的厚度为0.50mm；
（5）一次退火：将所述第一连续带材进行退火处理，退火温度500℃，加热时间为3h，保温时间为1.5h，退火在惰性环境中进行，保护气体为二氧化碳；
（6）二次轧制：将退火处理后的第一连续带材进行再次的轧制，得到第二连续带材，如图1-2所示，其厚料11的厚度T2变为1.75mm，薄边12的厚度t2变为0.50mm，连接面与竖直方向的夹角θ2变为7°；
（7）二次退火：将所述第二连续带材进行展开式光亮退火处理，温度为1000℃，保护气体为氮气与氢气；
（8）三次轧制：将经过二次退火的第二连续带材再次进行轧制，得到第三连续带材，如图1-3所示，其厚料11的厚度T3变为1.40mm，薄边12的厚度t3变为0.40mm；
（9）定位剪边：将第三连续带材进行定位剪边，剪边时将在步骤（4）~（8）中保持在连续带材两侧的阶梯形部分一同剪去，得到如图1-4所示的最终形态；
（10）脱脂钝化；
其后包装入库即可。
长期监控、质检通过上述工艺制得的高精度异型铜带，发现一例如图2所示的铜带边缘缺口的表观缺陷，或如图2所示的铜带皱纹、波纹缺陷，同时全部表面缺陷的产生率降低80%以上，所得高精度异型铜带平均抗拉强度410N/mm²，平均延伸率5.1%，平均硬度120HV，化学稳定性优异。
实施例2
通过以下步骤制备高精度异型铜带：
（1）熔炼：按所需高精度异型铜带的标准选择原料，在1000℃下进行熔炼；
（2）铜杆连铸：将熔炼得到的铜合金采用上引铜杆连铸制成直径为14mm的铜合金杆，并将其收线成盘状，铜杆牵引速度为0.5m/min；
（3）连续挤压：将得到的铜合金铜杆通过连续挤压的方式成型为如图1-0所示的连续挤压带胚；
（4）一次轧制：将得到的连续挤压带胚在轧辊上进行轧制，成型为如图1-1所示的连续带材，该连续带材包括厚度T1为5.52m的厚料11，厚度t1为1.85mm的薄边12，与竖直方向的夹角为θ1为3°的连接面13，及包括第一阶梯101、第二阶梯102的边缘结构14，第一阶梯101的厚度为1.54mm，第二阶梯102的厚度为0.31mm，其中第一阶梯101的端面呈现在厚度方向上的阶梯面向外凸起的曲面，第二阶梯102的端面呈现在其厚度方向上的阶梯面为向内凹陷的曲面；
（5）一次退火：将所述第一连续带材进行退火处理，退火温度400℃，加热时间为4h，保温时间为0.5h，退火在惰性环境中进行，保护气体为二氧化碳；
（6）二次轧制：将退火处理后的第一连续带材进行再次的轧制，得到第二连续带材，如图1-2所示，其厚料11的厚度T2变为1.10mm，薄边12的厚度t2变为0.46mm，连接面与竖直方向的夹角θ2变为7.5°；
（7）二次退火：将所述第二连续带材进行展开式光亮退火处理，温度为700℃，保护气体为氮气与氢气；
（8）三次轧制：将经过二次退火的第二连续带材再次进行轧制，得到第三连续带材，如图1-3所示，其厚料11的厚度T3变为0.66mm，薄边12的厚度t3变为0.23mm；
（9）定位剪边：将第三连续带材进行定位剪边，剪边时将在步骤（4）~（8）中保持在连续带材两侧的阶梯形部分一同剪去，得到如图1-4所示的最终形态；
（10）脱脂钝化；
其后包装入库即可。
长期监控、质检通过上述工艺制得的高精度异型铜带，未发现一例如图2所示的铜带边缘缺口的表观缺陷，或如图2所示的铜带皱纹、波纹缺陷，同时全部表面缺陷的产生率降低89%以上，所得高精度异型铜带平均抗拉强度420N/mm²，平均延伸率5.3%，平均硬度122HV，化学稳定性优异。
实施例3
通过以下步骤制备高精度异型铜带：
（1）熔炼：按所需高精度异型铜带的标准选择原料，在1100℃下进行熔炼；
（2）铜杆连铸：将熔炼得到的铜合金采用上引铜杆连铸制成直径为16mm的铜合金杆，并将其收线成盘状，铜杆牵引速度为0.55m/min；
（3）连续挤压：将得到的铜合金铜杆通过连续挤压的方式成型为如图1-0所示的连续挤压带胚；
（4）一次轧制：将得到的连续挤压带胚在轧辊上进行轧制，成型为如图1-1所示的连续带材，该连续带材包括厚度T1为10.00mm的厚料11，厚度t1为3.50mm的薄边12，与竖直方向的夹角为θ1为5°的连接面13，及包括第一阶梯101、第二阶梯102的边缘结构14，第一阶梯101的厚度为2.80mm，第二阶梯102的厚度为0.70mm，其中第一阶梯101的端面呈现在厚度方向上的阶梯面向外凸起的曲面，第二阶梯102的端面呈现在其厚度方向上的阶梯面为向内凹陷的曲面；
（5）一次退火：将所述第一连续带材进行退火处理，退火温度450℃，加热时间为3.5h，保温时间为1h，退火在惰性环境中进行，保护气体为二氧化碳；
（6）二次轧制：将退火处理后的第一连续带材进行再次的轧制，得到第二连续带材，如图1-2所示，其厚料11的厚度T2变为3.30mm，薄边12的厚度t2变为0.87mm，连接面与竖直方向的夹角θ2变为8°；
（7）二次退火：将所述第二连续带材进行展开式光亮退火处理，温度为800℃，保护气体为氮气与氢气；
（8）三次轧制：将经过二次退火的第二连续带材再次进行轧制，得到第三连续带材，如图1-3所示，其厚料11的厚度T3变为2.00mm，薄边12的厚度t3变为0.50mm；
（9）定位剪边：将第三连续带材进行定位剪边，剪边时将在步骤（4）~（8）中保持在连续带材两侧的阶梯形部分一同剪去，得到如图1-4所示的最终形态；
（10）脱脂钝化；
其后包装入库即可。
所得高精度异型铜带平均抗拉强度425N/mm²，平均延伸率5.4%，平均硬度121HV，化学稳定性优异；
将得到的高精度异型铜带在高温高湿环境下长期存放，期间高精度异型铜带未产生一例出现表面皱纹、波纹缺陷的现象。
尽管这里参照本发明的解释性实施例对本发明进行了描述，上述实施例仅为本发明较佳的实施方式，本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。

Claims (9)

1.一种高精度异型铜带的无缺陷生产工艺，其特征在于：包括以下步骤：
（1）熔炼；
（2）铜杆连铸：采用上引法将熔炼的铜合金进行铜杆连铸，得到铜合金铜杆；
（3）连续挤压：将所述铜合金铜杆通过连续挤压的方式成型为连续挤压带胚；
（4）一次轧制：将所述连续挤压带胚在轧辊上进行轧制，成型为主体为T型异型铜带、边缘两侧为下降的阶梯形的连续带材，即得到第一连续带材，此处T型异型铜带是指的形状上包括中间厚料、位于中间厚料两侧的薄边、及连接中间厚料与薄边之间的倾斜的连接面的、端面形状基本呈倒T字形的铜带；所述第一连续带材厚料厚度为T1，薄边厚度为t1，连接面与竖直方向的夹角为θ1；
（5）一次退火：将所述第一连续带材进行退火处理；
（6）二次轧制：将退火处理后的第一连续带材进行再次的轧制，以调整经一次退火后第一连续带材中薄边及厚料的厚度，和薄边与厚料之间的连接处的倾斜程度，得到第二连续带材，其厚料厚度为T2，薄边厚度为t2，连接面与竖直方向的夹角为θ2；
（7）二次退火：将所述第二连续带材进行展开式光亮退火处理；
（8）三次轧制：将经过二次退火的第二连续带材再次进行轧制，以调整经二次退火后第二连续带材中薄边及厚料的厚度，得到第三连续带材，其厚料厚度为T3，薄边厚度为t3；
（9）定位剪边：将第三连续带材进行定位剪边，剪边时将在步骤（4）~（8）中保持在连续带材薄边两侧的下降阶梯形部分一同剪去；
（10）脱脂钝化；
且t2=1/5~1/4t1，T2=1/4~1/3T1，t3=1/2~4/5t2，T3=3/5~4/5T2；
其中所述第一连续带材的边缘的阶梯形包括两级阶梯，其中第一阶梯在下，第二阶梯在上，第一阶梯厚度为第二阶梯厚度的3~5倍。
2.根据权利要求1所述的高精度异型铜带的无缺陷生产工艺，其特征在于：所述θ2=1~5/2θ1。
3.根据权利要求1所述的高精度异型铜带的无缺陷生产工艺，其特征在于：所述第二阶梯在其厚度方向上的阶梯面为向内凹陷的曲面。
4.根据权利要求1所述的高精度异型铜带的无缺陷生产工艺，其特征在于：所述第一阶梯在其厚度方向上的阶梯面为向外凸起的曲面。
5.根据权利要求1所述的高精度异型铜带的无缺陷生产工艺，其特征在于：所述步骤（5）一次退火的温度为400~500℃，加热时间为3~4h，保温时间为0.5~1.5h，退火在惰性环境中进行，保护气体为二氧化碳。
6.根据权利要求1所述的高精度异型铜带的无缺陷生产工艺，其特征在于：所述步骤（7）二次退火的温度为700~1000℃，保护气体为氮气与氢气。
7.根据权利要求1所述的高精度异型铜带的无缺陷生产工艺，其特征在于：所述步骤（2）还包括将得到的铜合金铜杆进行收线成盘状，其后再进入步骤（3）；在铜杆连铸过程中，牵引速度为0.5~0.6m/min。
8.根据权利要求1所述的高精度异型铜带的无缺陷生产工艺，其特征在于：所述步骤（2）中所述铜合金铜杆的直径为14~17mm。
9.根据权利要求1所述的高精度异型铜带的无缺陷生产工艺，其特征在于：所述步骤（1）中熔炼温度为1000~1200℃。
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