CN107557607A - 一种电子电气用超薄无氧铜银合金带箔的生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电子电气用超薄无氧铜银合金带箔的生产工艺，超薄无氧铜银合金带箔的化学成分为银含量为0.03‑0.10%，钴含量0.03‑0.05%，铬含量0.01‑0.03%，镍含量0.01‑0.02%，铌含量0.01‑0.02%，铟含量0.005~0.01%，其中银、钴、铬、镍、铌、铟总含量不大于0.2%，铜、银、钴、铬、镍、铱总含量不小于99.99%；所述的超薄无氧铜银合金带箔的抗拉强度≥400MPa、伸长率≥6%、导电率≥99%IACS、软化温度≥350℃，氧含量≤3ppm，带材厚度≤50μm，带箔材厚度尺寸公差为±5%。

Description

一种电子电气用超薄无氧铜银合金带箔的生产工艺

技术领域

本发明涉及金属加工的技术领域，尤其是涉及一种电子电气用超薄无氧铜银合金带箔的生产工艺。

背景技术

高导电铜合金是目前电子信息技术、电工电力技术、通讯技术、交通运输、航空航天、国防重大装备等领域广泛应用的新型结构功能材料。随着科学技术和现代工业和科技的发展，电子产品逐渐向小型化、轻量化、薄型化方向发展，这必然要求所用关键零部件及材料产品也向“微、轻、薄”方向发展。

目前，国内铜银合金相关专利基本被日本、法国、德国等国家所垄断，相应同轴电缆用铜银合金导线和屏蔽材料市场基本被日本古河、法国特殊线材公司、德国莱尼等公司所垄断。高端微特电机换向器用铜银合金材料长期被日本、德国所垄断，而国内铜银合金的产业化应用主要集中在高速电气化接触网用导线，满足同轴电缆使用要求的铜银合金丝材量少，综合性能也不及国外同类产品，尤其高端航空航天用电线电缆和极细、超级细同轴电缆用铜银合金导体和屏蔽材料基本靠进口解决。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种电子电气用超薄无氧铜银合金带箔的生产工艺，使用本发明制备的超薄无氧铜银合金带箔的银含量为0.03-0.10%，钴含量0.03-0.05%，铬含量0.01-0.03%，镍含量0.01-0.02%，铌含量0.01-0.02%，铟含量0.005~0.01%，其中银、钴、铬、镍、铌、铟总含量不大于0.2%，铜、银、钴、铬、镍、铱总含量不小于99.99%；所述的超薄无氧铜银合金带箔的抗拉强度≥400MPa、伸长率≥6%、导电率≥99% IACS、软化温度≥350℃，氧含量≤ 3ppm，带材厚度≤50μm，带材厚度尺寸公差为±5%。本发明提供的生产工艺具有工艺流程短、生产效率高、性能优异等特点。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种电子电气用超薄无氧铜银合金带箔的生产工艺，包括如下步骤：

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）上引铜杆：将高纯铜、纯银、10%钴含量的铜钴中间合金、10%铬含量的铜铬中间合金、10%镍含量的铜镍中间合金、10%铌含量的铜铌中间合金、10%铟含量的铜铟中间合金、预热烘干后置于熔炼装置中熔化，采用木炭及石墨鳞片覆盖铜液表面，经在线除气装置除气、脱氧后，用牵引机组上引铜杆，然后铜杆进入收线装置；所述的熔炼装置包括熔炼炉、保温炉，在熔化炉与保温炉之间设有隔仓，熔化炉、隔仓和保温炉之间通过流沟相连，隔仓和保温炉之间的流沟高出保温炉炉底200mm，流沟内安装孔隙率在60～65%之间的陶瓷过滤装置；熔炼炉的温度为1161℃～1165℃，保温炉的温度为1151℃～1155℃，熔炼炉中的采用木炭覆盖，保温炉采用石墨磷片覆盖，木炭的粒度为20mm～25mm，覆盖厚度160mm～180mm，石墨磷片的覆盖厚度50mm～60mm；在线除气装置使用99.996%一氧化碳气体，气源出口压力为0.6MPa，流量为1.5～2.5Nm³/h，转子转速为60～70r/min；牵引机组的引杆速度为300～350mm/min，引杆直径为Ф30mm，冷却循环出水温度36℃～40℃。

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为Ф29mm。

4）连续挤压：以步骤3）中制备的铜杆为原料，采用连续挤压机组生产铜带坯；连续挤压机转速为3.5r/min，铜带坯的宽度为320mm，厚度为20mm，铜带坯的横向公差小于0.01mm；连续挤压铜带坯用腔体的通道长度为100mm，腔体与挤压轮的间隙为1.2mm，腔体使用前先进行预热，预热温度为470℃，预热时间为3小时；连续挤压铜带坯用模具厚度为50mm，模具的模角为10°，模具的定径带长度为10mm；

5）铣面：将铜带坯上、下表面和侧边进行铣面，上、下表面铣削的厚度为0.5mm，侧边铣削的厚度为1.0mm，铣面后铜带坯的横向板差小于0.05mm；铣刀转速650r/min、铣刀直径为200mm、铜带坯铣削速度：7m/min、铣削后纵向厚度公差小于0.02mm、铣削后横向厚度公差小于0.02mm；

6）冷轧：采用冷轧机组对铣面后的铜带坯料进行轧制，轧制道次加工率为36～40%，最后一个道次的道次加工率小于15%，冷轧后铜带的厚度小于0.08mm，轧制压力≤3000KN，轧制速度≤70m/min，轧制前张力50～55KN，后张力61～75KN；退火前的轧制铜带的前张力为30KN，轧制后张力为35KN，轧制速度为50m/min；

7）退火：采用光亮退火设备对冷轧后铜带进行退火，退火温度为380℃，退火时间6h；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75%；升温速度为50℃/小时，冷却时间12小时；退火后，铜带的抗拉强度小于210MPa，延伸率大于50%，铜带的晶粒度为0.011-0.015mm；

8）精轧：采用可逆液压冷轧机组对铜带进行精轧，道次加工率为25～30%，将铜带轧制到小于≤50μm，轧制的前张力为15-20KN、轧制铜带的后张力为16-25KN；冷轧机组的轧制速度为55-65m/min；

9）矫直：采用矫直机组对铜带板型进行控制；矫直前张力控制在0.6-0.7KN，后张力控制在0.4-0.5KN，矫直后铜带的板型小于5I；

10）清洗钝化：将冷轧后的铜带进行清洗钝化，利用30%的碱液对铜带进行脱脂，脱脂储液箱采用油水分离技术，采用10%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，抛光后在75℃下用浓度为0.3%～0.35%的苯丙三氮唑水溶液钝化处理；

11）分切：采用分切设备对铜带进行分切，分切的刀片间隙为0.03mm，刀轴的压下量为0.20mm，每米铜带的侧边弯曲度小于1mm，每米铜带的横向弯曲度小于1mm，每米铜带的扭曲度小于5°。

本发明的有益效果是：通过使用本发明提供的一种电子电气用超薄无氧铜银合金带箔的生产工艺，具有以下优点： 1.本发明以高纯铜为原料，利用在线除气脱氧装置和带有隔仓结构的上引炉，保证了上引铜杆的高纯度、高导电率和低含氧量，同时将有害杂质除渣后，消除了这些杂质对生产过程中的影响。2. 本发明采用扒皮工艺，将上引连铸铜杆表面的微小裂纹进行清除，为后续加工变形提供了保证。3.本发明采用连续挤压技术，将上引连铸铜杆经过动态再结晶，使粗大的铸造组织，转变为细小均匀、致密的再结晶组织，组织细小致密具有良好的屈服强度和加工韧性，为后续大加工率变形提供了保证，在生产过程中只采用一次中间退火，降低了能耗和生产成本。4.本发明采用添加了银、钴、铬、镍等微量元素，制备的超薄无氧铜银合金带箔的抗拉强度≥400MPa、伸长率≥6%、导电率≥99%IACS、软化温度≥350 ℃，氧含量≤ 3ppm，带材厚度≤50μm，带箔材厚度尺寸公差为±5%。

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。

本发明的目的在于提供了一种电子电气用超薄无氧铜银合金带箔的生产工艺，包括如下步骤：

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）上引铜杆：将高纯铜、纯银、10%钴含量的铜钴中间合金、10%铬含量的铜铬中间合金、10%镍含量的铜镍中间合金、10%铌含量的铜铌中间合金、10%铟含量的铜铟中间合金、预热烘干后置于熔炼装置中熔化，采用木炭及石墨鳞片覆盖铜液表面，经在线除气装置除气、脱氧后，用牵引机组上引铜杆，然后铜杆进入收线装置；所述的熔炼装置包括熔炼炉、保温炉，在熔化炉与保温炉之间设有隔仓，熔化炉、隔仓和保温炉之间通过流沟相连，隔仓和保温炉之间的流沟高出保温炉炉底200mm，流沟内安装孔隙率在60～65%之间的陶瓷过滤装置；熔炼炉的温度为1161℃℃，保温炉的温度为1155℃，熔炼炉中的采用木炭覆盖，保温炉采用石墨磷片覆盖，木炭的粒度为20mmmm，覆盖厚度1180mm，石墨磷片的覆盖厚度50mmmm；在线除气装置使用99.996%一氧化碳气体，气源出口压力为0.6MPa，流量为1.5Nm³/h，转子转速为60r/min；牵引机组的引杆速度为300mm/min，引杆直径为Ф30mm，冷却循环出水温度36℃。

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为Ф29mm。

4）连续挤压：以步骤3）中制备的铜杆为原料，采用连续挤压机组生产铜带坯；连续挤压机转速为3.5r/min，铜带坯的宽度为320mm，厚度为20mm，铜带坯的横向公差小于0.01mm；连续挤压铜带坯用腔体的通道长度为100mm，腔体与挤压轮的间隙为1.2mm，腔体使用前先进行预热，预热温度为470℃，预热时间为3小时；连续挤压铜带坯用模具厚度为50mm，模具的模角为10°，模具的定径带长度为10mm；

5）铣面：将铜带坯上、下表面和侧边进行铣面，上、下表面铣削的厚度为0.5mm，侧边铣削的厚度为1.0mm，铣面后铜带坯的横向板差小于0.05mm；铣刀转速650r/min、铣刀直径为200mm、铜带坯铣削速度：7m/min、铣削后纵向厚度公差小于0.02mm、铣削后横向厚度公差小于0.02mm。

6）冷轧：采用冷轧机组对铣面后的铜带坯料进行轧制，轧制道次加工率为36～40%，最后一个道次的道次加工率为12%，冷轧后铜带的厚度为0.075mm，轧制压力≤3000KN，轧制速度≤70m/min，轧制前张力50～55KN，后张力61～75KN；退火前的轧制铜带的前张力为30KN，轧制后张力为35KN，轧制速度为50m/min。

7）退火：采用光亮退火设备对冷轧后铜带进行退火，退火温度为380℃，退火时间6h；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75%；升温速度为50℃/小时，冷却时间12小时；退火后，铜带的抗拉强度小于210MPa，延伸率大于50%，铜带的晶粒度为0.011-0.015mm。

8）精轧：采用可逆液压冷轧机组对铜带进行精轧，道次加工率为25～30%，将铜带轧制到小于≤50μm，轧制的前张力为15-20KN、轧制铜带的后张力为16-25KN；冷轧机组的轧制速度为55m/min。

9）矫直：采用矫直机组对铜带箔板型进行控制；矫直前张力控制在0.6-0.7KN，后张力控制在0.4-0.5KN，矫直后铜带的板型小于5I。

10）清洗钝化：将冷轧后的铜带箔进行清洗钝化，利用30%的碱液对铜带进行脱脂，脱脂储液箱采用油水分离技术，采用10%的硫酸溶液对铜带箔进行酸洗，采用500目的针刷粗抛光和3500目3M刷进行精抛，抛光后在75℃下用浓度为0.3%的苯丙三氮唑水溶液钝化处理。

11）分切：采用分切设备对铜带箔进行分切，分切的刀片间隙为0.03mm，刀轴的压下量为0.20mm，每米铜带箔的侧边弯曲度小于1mm，每米铜带箔的横向弯曲度小于1mm，每米铜带箔的扭曲度小于5°。

本发明得到的超薄无氧铜银合金带箔的银含量为0.05%，钴含量0.05%，铬含量0.02%，镍含量0.01%，铌含量0.02%，铟含量0.01%，其中银、钴、铬、镍、铌、铟总含量不大于0.2%，铜、银、钴、铬、镍、铱总含量不小于99.99%；所述的超薄无氧铜银合金带箔的抗拉强度≥400MPa、伸长率≥6%、导电率≥99% IACS、软化温度≥350 ℃，氧含量≤ 3ppm，带箔材厚度≤50μm，带箔材厚度尺寸公差为±5%，每米铜带箔的侧边弯曲度小于1mm，每米铜带箔的横向弯曲度小于1mm，每米铜带箔的扭曲度小于5°。本发明提供的生产工艺具有工艺流程短、生产效率高、性能优异等特点。

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 (2)

1.一种电子电气用超薄无氧铜银合金带箔的生产工艺，其特征在于：所述的超薄无氧铜银合金带箔的化学成分为：银含量为0.03-0.10%，钴含量0.03-0.05%，铬含量0.01-0.03%，镍含量0.01-0.02%，铌含量0.01-0.02%，铟含量0.005~0.01%，其中银、钴、铬、镍、铌、铟总含量不大于0.2%，铜、银、钴、铬、镍、铱总含量不小于99.99%；所述的超薄无氧铜银合金带箔的抗拉强度≥400MPa、伸长率≥6%、导电率≥99% IACS、软化温度≥350 ℃，氧含量≤3ppm，带箔材厚度≤50μm，带箔材厚度尺寸公差为±5%。

2.如权利要求1所述的一种电子电气用超薄无氧铜银合金带箔的生产工艺，其特征在于：包括如下步骤：

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）上引铜杆：将高纯铜、纯银、10%钴含量的铜钴中间合金、10%铬含量的铜铬中间合金、10%镍含量的铜镍中间合金、10%铌含量的铜铌中间合金、10%铟含量的铜铟中间合金、预热烘干后置于熔炼装置中熔化，采用木炭及石墨鳞片覆盖铜液表面，经在线除气装置除气、脱氧后，用牵引机组上引铜杆，然后铜杆进入收线装置；所述的熔炼装置包括熔炼炉、保温炉，在熔化炉与保温炉之间设有隔仓，熔化炉、隔仓和保温炉之间通过流沟相连，隔仓和保温炉之间的流沟高出保温炉炉底200mm，流沟内安装孔隙率在60～65%之间的陶瓷过滤装置；熔炼炉的温度为1161℃～1165℃，保温炉的温度为1151℃～1155℃，熔炼炉中的采用木炭覆盖，保温炉采用石墨磷片覆盖，木炭的粒度为20mm～25mm，覆盖厚度160mm～180mm，石墨磷片的覆盖厚度50mm～60mm；在线除气装置使用99.996%一氧化碳气体，气源出口压力为0.6MPa，流量为1.5～2.5Nm³/h，转子转速为60～70r/min；牵引机组的引杆速度为300～350mm/min，引杆直径为Ф30mm，冷却循环出水温度36℃～40℃；

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为Ф29mm；

4）连续挤压：以步骤3）中制备的铜杆为原料，采用连续挤压机组生产铜带坯；连续挤压机转速为3.5r/min，铜带坯的宽度为320mm，厚度为20mm，铜带坯的横向公差小于0.01mm；连续挤压铜带坯用腔体的通道长度为100mm，腔体与挤压轮的间隙为1.2mm，腔体使用前先进行预热，预热温度为470℃，预热时间为3小时；连续挤压铜带坯用模具厚度为50mm，模具的模角为10°，模具的定径带长度为10mm；

5）铣面：将铜带坯上、下表面和侧边进行铣面，上、下表面铣削的厚度为0.5mm，侧边铣削的厚度为1.0mm，铣面后铜带坯的横向板差小于0.05mm；铣刀转速650r/min、铣刀直径为200mm、铜带坯铣削速度：7m/min、铣削后纵向厚度公差小于0.02mm、铣削后横向厚度公差小于0.02mm；

6）冷轧：采用冷轧机组对铣面后的铜带坯料进行轧制，轧制道次加工率为36～40%，最后一个道次的道次加工率小于15%，冷轧后铜带的厚度小于0.08mm，轧制压力≤3000KN，轧制速度≤70m/min，轧制前张力50～55KN，后张力61～75KN；退火前的轧制铜带的前张力为30KN，轧制后张力为35KN，轧制速度为50m/min；

7）退火：采用光亮退火设备对冷轧后铜带箔进行退火，退火温度为380℃，退火时间6h；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75%；升温速度为50℃/小时，冷却时间12小时；退火后，铜带的抗拉强度小于210MPa，延伸率大于50%，铜带的晶粒度为0.011-0.015mm；

8）精轧：采用可逆液压冷轧机组对铜带箔进行精轧，道次加工率为25～30%，将铜带箔轧制到小于≤50μm，轧制的前张力为15-20KN、轧制铜带箔的后张力为16-25KN；冷轧机组的轧制速度为55-65m/min；

9）矫直：采用矫直机组对铜带箔板型进行控制；矫直前张力控制在0.6-0.7KN，后张力控制在0.4-0.5KN，矫直后铜带箔的板型小于5I；

10）清洗钝化：将冷轧后的铜带箔进行清洗钝化，利用30%的碱液对铜带箔进行脱脂，脱脂储液箱采用油水分离技术，采用10%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，抛光后在75℃下用浓度为0.3%～0.35%的苯丙三氮唑水溶液钝化处理；

11）分切：采用分切设备对铜箔带进行分切，分切的刀片间隙为0.03mm，刀轴的压下量为0.20mm，每米铜带箔的侧边弯曲度小于1mm，每米铜带箔的横向弯曲度小于1mm，每米铜带箔的扭曲度小于5°。