CN107513635A - 一种导电用铜合金棒材及其生产工艺 - Google Patents

一种导电用铜合金棒材及其生产工艺 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种导电用铜合金棒材及其生产工艺，棒材各组分按重量百分比为：碲含量为0.06‑0.10%，硼含量为0.03‑0.05%，镉含量为0.03‑0.05%，银含量为0.01‑0.02%，磷含量为0.001‑0.003%，铌含量0.001‑0.003%，铟含量0.001‑0.003%，硼、镉两元素总含量与碲含量重量百分比为一比一，铜、碲、硼、镉、银、磷、铌、铟总含量大于99.99%。采用热挤压或者连续挤压生产工艺进行制备，制备的铜棒性能优异，满足了需要精加工导电用铜棒的要求。

Description

一种导电用铜合金棒材及其生产工艺
技术领域
本发明涉及有色金属的加工技术领域，尤其是涉及一种导电用铜合金棒材及其生产工艺。
背景技术
碲铜具有高的导电率和优异的可切削性，主要用于制作高导电精密切削的电子零件，特别是需要在零件上钻细微小孔的，如电子发射部件。碲在铜中以弥散相分布，其显微硬度不高，是脆性相，含量过多不仅影响其导电率还会造成加工过程中产生热脆现象。因此合理优化碲含量是制备导电用碲铜合金的关键。
发明内容
针对现有技术的上述技术问题，本发明的目的是提供一种导电用铜合金棒材及其生产工艺。该工艺生产的导电用铜合金棒材具有氧导电性能高、力学性能优异、易加工等优点。
为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：所述的导电用铜合金棒材各组分按重量百分比为：碲含量为0.06-0.10%，硼含量为0.03-0.05%，镉含量为0.03-0.05%，银含量为0.01-0.02%，磷含量为0.001-0.003%，铌含量0.001-0.003%，铟含量0.001-0.003%，硼、镉两元素总含量与碲含量重量百分比为一比一，铜、碲、硼、镉、银、磷、铌、铟总含量大于99.99%。
所述的导电用铜合金棒材采用连续挤压的生产工艺，其具体步骤如下：
1）高纯铜熔炼：以1号标准阴极铜为原料，采用真空电子束熔炼、凝固，去除杂质元素；其中电子枪工作真空度为6×10-3Pa，熔炼室真空度为6×10-3Pa，加速电压50KV；获得的高纯铜铸锭的铜含量大于99.999%，导电率大于102.5%IACS，氧含量小于0.0003%；
2）上引连铸铜杆：以高纯铜、10%碲含量的铜碲中间合金、10%硼含量的铜硼中间合金、10%镉含量的铜镉中间合金、10%磷含量的铜磷中间合金、10%铌含量的铜铌中间合金、10%铟含量的铜铟中间合金、纯银为原料，在熔炼装置内熔炼、上引连续铸造，熔炼装置内覆盖有木炭和石墨磷片，采用牵引机组上引连续铸造铜杆；上引连续铸造铜杆的直径为21mm，上引连续铸造铜杆的速度为500mm/min；
3）扒皮：将步骤2）所得的铜杆进行扒皮，扒皮后铜杆的直径为Ф20mm；
4）将步骤3）所得的铜杆为原料，采用连续挤压机组的成型装置挤压铜合金，连续挤压机组的速度为5转/min，成型装置的温度为700～800℃，成型装置的通道长度为50mm，成型装置与挤压轮的间隙为1.2mm，成型装置使用前先进行预热，预热温度为470℃，预热时间为3小时；成型装置的模具厚度为50mm，模具的模角为10°，模具的定径带长度为10mm；
5）拉拔：将铜合金棒材进行拉拔变形，变形系数为1.05-1.2；
6）矫直：将铜合金棒材进行矫直变形，变形系数为1.01-1.05；
7）分切：将铜合金棒材进行分切。
同时，所述的导电用铜合金棒材采用热挤压的生产工艺，其具体步骤如下：
1）高纯铜熔炼：以1号标准阴极铜为原料，采用真空电子束熔炼、凝固，去除杂质元素；其中电子枪工作真空度为6×10-3Pa，熔炼室真空度为6×10-3Pa，加速电压50KV；获得的高纯铜铸锭的铜含量大于99.999%，导电率大于102.5%IACS，氧含量小于0.0003%；
2）以高纯铜、10%碲含量的铜碲中间合金、10%硼含量的铜硼中间合金、10%镉含量的铜镉中间合金、10%磷含量的铜磷中间合金、10%铌含量的铜铌中间合金、10%铟含量的铜铟中间合金、纯银为原料，在熔炼装置内熔炼、铸造，熔炼温度为1200～1220℃，铸造温度1200～1210℃，熔炼装置内覆盖有木炭和石墨磷片，制备直径为200mm的铸锭；
3）将铸锭进行加热，温度920℃，保温2小时；
4）热挤压：采用卧式挤压机组的挤压铜合金，挤压温度温度为900℃，挤压速度为10mm/s；
5）拉拔：将铜合金棒材进行拉拔变形，变形系数为1.05-1.2；
6）矫直：将铜合金棒材进行矫直变形，变形系数为1.01-1.05；
7）分切：将铜合金棒材进行分切。
采用连续挤压或者热挤压的生产工艺制备的一种导电用铜合金棒材，所述的铜合金棒材的抗拉强度大于450MPa，延伸率不小于10%，导电率大于95%IACS，切削性能达到铅黄铜（HPb59-1）切削性能的60-70%。
本发明提供的一种导电用铜合金棒材及其生产工艺具有如下有益效果：
1、以高纯铜、铜碲中间合金、铜硼中间合金、铜镉中间合金、铜磷中间合金等为原料，合理优化合金元素，保证了铜棒的各项性能指标。
2、采用连续挤压或者热挤压的制备工艺，生产导电用铜合金棒材，其抗拉强度大于450MPa，延伸率不小于10%，导电率大于95%IACS，切削性能达到铅黄铜（HPb59-1）切削性能的60-70%，满足了高导电精密切削的电子零件的性能需要。
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采用连续挤压的生产工艺，其具体步骤如下：
1）高纯铜熔炼：以1号标准阴极铜为原料，采用真空电子束熔炼、凝固，去除杂质元素；其中电子枪工作真空度为6×10-3Pa，熔炼室真空度为6×10-3Pa，加速电压50KV；获得的高纯铜铸锭的铜含量大于99.999%，导电率大于102.5%IACS，氧含量小于0.0003%；
2）上引连铸铜杆：以高纯铜、10%碲含量的铜碲中间合金、10%硼含量的铜硼中间合金、10%镉含量的铜镉中间合金、10%磷含量的铜磷中间合金、10%铌含量的铜铌中间合金、10%铟含量的铜铟中间合金、纯银为原料，在熔炼装置内熔炼、上引连续铸造，熔炼装置内覆盖有木炭和石墨磷片，采用牵引机组上引连续铸造铜杆；上引连续铸造铜杆的直径为21mm，上引连续铸造铜杆的速度为500mm/min；
3）扒皮：将步骤2）所得的铜杆进行扒皮，扒皮后铜杆的直径为Ф20mm；
4）将步骤3）所得的铜杆为原料，采用连续挤压机组的成型装置挤压铜合金，连续挤压机组的速度为5转/min，成型装置的温度为700～800℃，成型装置的通道长度为50mm，成型装置与挤压轮的间隙为1.2mm，成型装置使用前先进行预热，预热温度为470℃，预热时间为3小时；成型装置的模具厚度为50mm，模具的模角为10°，模具的定径带长度为10mm；
5）拉拔：将铜合金棒材进行拉拔变形，变形系数为1.1；
6）矫直：将铜合金棒材进行矫直变形，变形系数为1.02；
7）分切：将铜合金棒材进行分切。
本实施例2采用热挤压的生产工艺，其具体步骤如下：
1）高纯铜熔炼：以1号标准阴极铜为原料，采用真空电子束熔炼、凝固，去除杂质元素；其中电子枪工作真空度为6×10-3Pa，熔炼室真空度为6×10-3Pa，加速电压50KV；获得的高纯铜铸锭的铜含量大于99.999%，导电率大于102.5%IACS，氧含量小于0.0003%；
2）以高纯铜、10%碲含量的铜碲中间合金、10%硼含量的铜硼中间合金、10%镉含量的铜镉中间合金、10%磷含量的铜磷中间合金、10%铌含量的铜铌中间合金、10%铟含量的铜铟中间合金、纯银为原料，在熔炼装置内熔炼、铸造，熔炼温度为1200℃，铸造温度1210℃，熔炼装置内覆盖有木炭和石墨磷片，制备直径为200mm的铸锭；
3）将铸锭进行加热，温度920℃，保温2小时；
4）热挤压：采用卧式挤压机组的挤压铜合金，挤压温度温度为900℃，挤压速度为10mm/s；
5）拉拔：将铜合金棒材进行拉拔变形，变形系数为1.2；
6）矫直：将铜合金棒材进行矫直变形，变形系数为1.05；
7）分切：将铜合金棒材进行分切。
性能测试及分析
通过本领域公知的技术进行性能测试及分析，分析结果如下：实施例1的生产工艺制备的铜棒其抗拉强度455MPa，延伸率12%，导电率96%IACS，切削性能达到铅黄铜（HPb59-1）切削性能的65%。
实施例2的生产工艺制备的铜棒其抗拉强度452MPa，延伸率12%，导电率95.5%IACS，切削性能达到铅黄铜（HPb59-1）切削性能的66%。
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 (3)

1.一种导电用铜合金棒材及其生产工艺，其特征在于：所述的导电用铜合金棒材各组分按重量百分比为：碲含量为0.06-0.10%，硼含量为0.03-0.05%，镉含量为0.03-0.05%，银含量为0.01-0.02%，磷含量为0.001-0.003%，铌含量0.001-0.003%，铟含量0.001-0.003%，硼、镉两元素总含量与碲含量重量百分比为一比一，铜、碲、硼、镉、银、磷、铌、铟总含量大于99.99%；所述的铜合金棒材的抗拉强度大于450MPa，延伸率不小于10%，导电率大于95%IACS。
2.如权利要求1所述一种导电用铜合金棒材及其生产工艺，其特征在于：所述的生产工艺的具体步骤如下：
1）高纯铜熔炼：以1号标准阴极铜为原料，采用真空电子束熔炼、凝固，去除杂质元素；其中电子枪工作真空度为6×10-3Pa，熔炼室真空度为6×10-3Pa，加速电压50KV；获得的高纯铜铸锭的铜含量大于99.999%，导电率大于102.5%IACS，氧含量小于0.0003%；
2）上引连铸铜杆：以高纯铜、10%碲含量的铜碲中间合金、10%硼含量的铜硼中间合金、10%镉含量的铜镉中间合金、10%磷含量的铜磷中间合金、10%铌含量的铜铌中间合金、10%铟含量的铜铟中间合金、纯银为原料，在熔炼装置内熔炼、上引连续铸造，熔炼装置内覆盖有木炭和石墨磷片，采用牵引机组上引连续铸造铜杆；上引连续铸造铜杆的直径为21mm，上引连续铸造铜杆的速度为500mm/min；
3）扒皮：将步骤2）所得的铜杆进行扒皮，扒皮后铜杆的直径为Ф20mm；
4）将步骤3）所得的铜杆为原料，采用连续挤压机组的成型装置挤压铜合金，连续挤压机组的速度为5转/min，成型装置的温度为700～800℃，成型装置的通道长度为50mm，成型装置与挤压轮的间隙为1.2mm，成型装置使用前先进行预热，预热温度为470℃，预热时间为3小时；成型装置的模具厚度为50mm，模具的模角为10°，模具的定径带长度为10mm；
5）拉拔：将铜合金棒材进行拉拔变形，变形系数为1.05-1.2；
6）矫直：将铜合金棒材进行矫直变形，变形系数为1.01-1.05；
7）分切：将铜合金棒材进行分切。
3.如权利要求1所述一种导电用铜合金棒材及其生产工艺，其特征在于：所述的生产工艺的具体步骤如下：
1）高纯铜熔炼：以1号标准阴极铜为原料，采用真空电子束熔炼、凝固，去除杂质元素；其中电子枪工作真空度为6×10-3Pa，熔炼室真空度为6×10-3Pa，加速电压50KV；获得的高纯铜铸锭的铜含量大于99.999%，导电率大于102.5%IACS，氧含量小于0.0003%；
2）以高纯铜、10%碲含量的铜碲中间合金、10%硼含量的铜硼中间合金、10%镉含量的铜镉中间合金、10%磷含量的铜磷中间合金、10%铌含量的铜铌中间合金、10%铟含量的铜铟中间合金、纯银为原料，在熔炼装置内熔炼、铸造，熔炼温度为1200～1220℃，铸造温度1200～1210℃，熔炼装置内覆盖有木炭和石墨磷片，制备直径为200mm的铸锭；
3）将铸锭进行加热，温度920℃，保温2小时；
4）热挤压：采用卧式挤压机组的挤压铜合金，挤压温度温度为900℃，挤压速度为10mm/s；
5）拉拔：将铜合金棒材进行拉拔变形，变形系数为1.05-1.2；
6）矫直：将铜合金棒材进行矫直变形，变形系数为1.01-1.05；
7）分切：将铜合金棒材进行分切。
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