CN107326214A - 一种连铸轧制高效成形铜镍硅合金带材的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种连铸轧制高效成形铜镍硅合金带材的方法，包括以下步骤：以铜源、镍源和硅源为原料，依次经熔化、连铸、冷却和拉坯得到铜镍硅合金板坯，铜镍硅合金板坯依次进行轧制、时效处理、冷却和冷精轧得到铜镍硅合金带材。实施例表明，采用本发明制得的高表面质量的致密柱状晶组织铜镍硅合金板坯室温延伸率大于45％，具有优良的塑性；且采用熔化、连铸并结合冷却强制措施，可实现连续铸造和快速凝固，有效提高合金元素固溶强化和沉淀强化效果；本发明工艺简单，可有效减少能源消耗、降低成本、提高生产效率和产品成品率。

Description

一种连铸轧制高效成形铜镍硅合金带材的方法
技术领域
本发明涉及有色金属带材制备技术领域，尤其涉及一种铜镍硅合金带材的制备方法。
背景技术
铜镍硅合金具有强度高、电导率较高、焊接性好、抗高温软化和没有磁性等优良特性，广泛应用于电子信息工业、航空及机电制造等领域。传统的铜镍硅合金带材生产要经过熔铸、热轧、铣面、初轧、中间退火、精轧等多道工序(参见《C7025铜合金带材的生产工艺研究》，易志辉，上海有色金属,2012,33(4):158～161)，铜镍硅合金带材生产方法具有生产技术较成熟，产品质量较稳定等优点，但存在工艺流程长、生产效率低等技术问题，严重制约了其进一步推广和应用。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种连铸轧制高效成形铜镍硅合金带材的方法，解决传统铜镍硅合金带材生产方法工艺流程长、能耗大、成本高等问题，开发出一种连铸轧制高效成形铜镍硅合金带材的制备方法。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
一种连铸轧制高效成形铜镍硅合金带材的方法，包括以下步骤：
(1)以铜源、镍源和硅源为原料，依次经熔化、连铸、冷却和拉坯得到铜镍硅合金板坯；
(2)将所述步骤(1)得到的铜镍硅合金板坯依次进行轧制、时效处理、冷却和冷精轧得到铜镍硅合金带材。
优选地，所述步骤(1)中熔化的温度为1250～1400℃。
优选地，所述步骤(1)中冷却为喷水冷却，所述喷水冷却的水流量为50～200ml/min，所述喷水冷却的水温度为20～30℃。
优选地，所述步骤(1)中拉坯的速率为10～250mm/min。
优选地，所述步骤(2)中轧制的总变形量为70～99％。
优选地，所述步骤(2)中轧制的道次包括2～25次，所述每道次轧制的道次压下率独立地为5～50％。
优选地，所述步骤(2)中时效处理的温度为400～500℃，所述时效处理的时间为1～4h。
优选地，所述步骤(2)中时效处理在惰性气氛中进行。
优选地，所述步骤(2)中冷精轧的道次压下率为5～40％。
优选地，所述步骤(2)中时效处理后还包括随炉冷却。
本发明提供了一种连铸轧制高效成形铜镍硅合金带材的方法，包括以下步骤：以铜源、镍源和硅源为原料，依次经熔化、连铸、冷却和拉坯得到铜镍硅合金板坯，铜镍硅合金板坯依次进行轧制、时效处理、冷却和冷精轧得到铜镍硅合金带材。实施例表明，采用本发明制得的高表面质量的致密柱状晶组织铜镍硅合金板坯室温延伸率大于45％，具有优良的塑性；本发明在制备铜镍硅合金板坯过程中采用熔化、连铸并结合冷却强制措施，熔化中合金加热到高温单相区恒温保持，使过剩相充分溶解到固溶体中，再冷却可实现连续铸造和快速凝固，有效提高合金元素固溶强化和沉淀强化效果，以得到过饱和固溶体，实现固溶强化作用，得到高性能铜镍硅合金带材。
且本发明省却了传统铜镍硅合金生产方法中的铣面、热轧和初轧等工序，简化了工艺、减少了能源消耗、降低了成本、提高了生产效率和产品成品率，成品率达到85％以上。
具体实施方式
本发明提供了一种连铸轧制高效成形铜镍硅合金带材的方法，包括以下步骤：
(1)以铜源、镍源和硅源为原料，依次经熔化、连铸、冷却和拉坯得到铜镍硅合金板坯；
(2)将所述步骤(1)得到的铜镍硅合金板坯依次进行轧制、时效处理、冷却和冷精轧得到铜镍硅合金带材。
本发明铜源、镍源和硅源为原料，依次经熔化、连铸、冷却和拉坯得到铜镍硅合金板坯。本发明对所述铜源、镍源和硅源的用量比以及各原料中组分的含量没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的铜镍硅合金带材中各元素的含量控制铜源、镍源和硅源的用量比以及选择各原料即可，在本发明中，所述铜镍硅合金带材优选包括以下质量百分含量的组分：镍(0,2]％，硅(0,2]％，余量为铜，更优选为镍1.2％，硅0.3％，余量为铜。
在本发明中，所述熔化的温度优选为1250～1400℃，更优选为1300～1400℃，最优选为1350～1380℃。本发明中，铜镍硅合金可以固溶强化，各原料熔化后在高温单相区恒温保持，使过剩相充分溶解到固溶体中，有效提高各元素固溶强化效果。
本发明对所述各原料的加入顺序没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的加料顺序即可，在本发明中优选将各原料同时进行熔化。
所述熔化完成后，本发明将熔化产物进行连铸。本发明对所述连铸使用的装置没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的连铸装置即可，本发明优选使用具有加热铸型的连铸装置，连铸的同时对所述连铸产物进行冷却。
本发明中冷却可以使得连铸产物快速凝固，到过饱和固溶体，实现固溶强化作用，提高沉淀强化效果。
在本发明中，所述冷却优选为喷水冷却；所述喷水冷却的水流量优选为50～200ml/min，更优选为100～150ml/min，最优选为120～140ml/min；所述喷水冷却的水温度优选为20～30℃。
在本发明中，所述冷却优选为在连铸模具的出口处对连铸产物进行冷却。在本发明中，所述连铸合金板坯表面光亮，内部具有沿凝固方向生长的柱状晶组织。
本发明拉坯得到铜镍硅合金板坯，所述拉坯的速率优选为10～250mm/min，更优选为50～120mm/min，最优选为80～100mm/min。本发明对所述拉坯的装置没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的拉坯装置即可，在本发明中优选为水平连铸拉坯辊。
在本发明中，所述铜镍硅合金板坯的宽度优选为5～650mm，更优选为10～300mm，最优选为50～150mm；所述铜镍硅合金板坯的厚度优选为1～30mm，更优选为5～25mm，最优选为10～15mm。
得到铜镍硅合金板坯后，本发明将所述铜镍硅合金板坯依次进行轧制、时效处理、冷却和冷精轧得到铜镍硅合金带材。本发明中，所述铜镍硅合金带材的厚度优选为50～150μm，更优选为80～100μm；本发明对所述铜镍硅合金带材的长度没有特殊的限定。
本发明将所述铜镍硅合金板坯进行轧制，所述轧制的总变形量优选为70～99％，更优选为80～95％；所述轧制的轧制道次优选为2～25次，更优选为5～15次，所述每次轧制道次的道次压下率独立地优选为5～50％，更优选为20～40％；在本发明中，所述轧制优选在室温下进行，不需要额外的加热或降温。
轧制完成后，本发明对轧制后的铜镍硅合金板坯进行时效处理。本发明中，在所述时效处理过程中能够析出Ni2Si相，进而提高铜镍硅合金带材的硬度和导电率。在本发明中，所述时效处理的温度优选为400～500℃，更优选为450～480℃，所述时效处理的时间优选为1～4h，更优选为2～3h。
在本发明中，所述时效处理优选在惰性气氛中进行，更优选为氩气气氛。本发明中所述惰性气氛能够有效阻止合金被氧化。
本发明对所述时效处理的装置没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的时效处理设备即可，本发明优选为高真空退火炉。
时效处理完成后，本发明还优选包括随炉冷却。本发明对所述随炉冷却后的温度没有特殊的限定，在本发明中优选为随炉冷却至室温。
随炉冷却完成后，本发明包括对随炉冷却后的产物进行冷精轧得到铜镍硅合金带材。在本发明中，所述冷精轧的道次优选为2～10次，更优选为3～6次；所述每道次冷精轧的道次压下率优选为5～40％，更优选为10～25％；在本发明中，所述冷精轧优选在室温下进行，不需要额外的加热或降温。
本发明对所述冷精轧的装置没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的轧制装置可见，本发明优选为四辊或六辊轧机。
下面结合实施例对本发明提供的连铸轧制高效成形铜镍硅合金带材的方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
厚度为50μm的铜镍硅合金带材制备方法。
采用阴极铜、铜镍、铜硅中间合金为原料，其中镍含量为1.2wt.％，硅含量为0.3wt.％，其余为铜。首先采用加热铸型将原料在1350℃条件下熔化，并在铸型出口附近喷水冷却，水的温度为30℃、流量为200ml/min，然后以250mm/min的拉坯速度精密连铸出宽度为10mm、厚度为1mm的铜镍硅合金板坯；然后采用5～50％的道次压下率将合金板坯进行15道次室温轧制加工；再将轧制后的铜镍硅合金板坯在氩气气氛下时效处理，时效处理温度为500℃，时间为1h，冷却方式为随炉冷却；最后冷却进行5～40％的道次压下率冷精轧5道次，最终获得厚度为50μm的铜镍硅合金带材。
检测制得的铜镍硅合金板坯在室温下的延伸率，测得铜镍硅合金板坯在室温下延伸率大于45％，具有优良的塑性。
实施例2
厚度为150μm的铜镍硅合金带材制备方法。
采用阴极铜、铜镍、铜硅中间合金为原料，其中镍含量为1.2wt.％，硅含量为0.3wt.％，其余为铜。首先采用加热铸型将原料在1400℃条件下熔化，并在铸型出口附近喷水冷却，水的温度为20℃、流量为50ml/min，然后以10mm/min的拉坯速度精密连铸出宽度为650mm、厚度为30mm的铜镍硅合金板坯；然后采用5～50％的道次压下率将合金板坯进行10道次室温轧制加工；再将轧制后的铜镍硅合金板坯在氩气气氛下时效处理，时效处理温度为500℃，时间为1h，冷却方式为随炉冷却；最后冷却进行5～40％左右的道次压下率冷精轧3道次，最终获得厚度为150μm的铜镍硅合金带材。
检测制得的铜镍硅合金板坯在室温下的延伸率，测得铜镍硅合金板坯在室温下延伸率大于45％，具有优良的塑性。
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来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种连铸轧制高效成形铜镍硅合金带材的方法，包括以下步骤：
(1)以铜源、镍源和硅源为原料，依次经熔化、连铸、冷却和拉坯得到铜镍硅合金板坯；
(2)将所述步骤(1)得到的铜镍硅合金板坯依次进行轧制、时效处理、冷却和冷精轧得到铜镍硅合金带材。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中熔化的温度为1250～1400℃。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中冷却为喷水冷却，所述喷水冷却的水流量为50～200ml/min，所述喷水冷却的水温度为20～30℃。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中拉坯的速率为10～250mm/min。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中轧制的总变形量70～99％。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中轧制的道次包括2～25次，所述每道次轧制的道次压下率独立地为5～50％。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中时效处理的温度为400～500℃，所述时效处理的时间为1～4h。
8.根据权利要求1或7所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中时效处理在惰性气氛中进行。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中冷精轧的道次压下率为5～40％。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中时效处理后还包括随炉冷却。
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