CN108165815A - 一种Cu-Al-Ni-Pb-Fe铜带及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种Cu‑Al‑Ni‑Pb‑Fe铜带,包括以下质量百分数的组分:5%~7%的Al,1.5%~2.5%的Ni,0.001%~0.05%的Pb,0.001%~0.15%的Fe,余量为Cu以及不可避免的杂质;本申请对铜带进行了成分强化,本发明还提供了一种Cu‑Al‑Ni‑Pb‑Fe铜带的制备方法,对铜带进行了工艺强化,成分强化结合工艺强化实现了强强联合,使得该Cu‑Al‑Ni‑Pb‑Fe铜带的强度、耐腐性与耐磨性均较高,从而使得该Cu‑Al‑Ni‑Pb‑Fe铜带可以满足市场对铜合金带材的性能的要求。
Description
技术领域
本发明涉及铜材加工技术领域,尤其是涉及一种Cu-Al-Ni-Pb-Fe铜带及其制备方法。
背景技术
随着铜合金带材应用范围的不断扩大,市场对铜合金带材的性能提出越来越高的要求,现在通用的铝铜合金带的耐腐性及耐磨性已经越来越无法满足材料应用的发展要求。
因此,如何提供一种强度、耐腐性与耐磨性均较高的铜带是目前本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的是提供一种Cu-Al-Ni-Pb-Fe铜带。本发明的另一目的是提供一种Cu-Al-Ni-Pb-Fe铜带的制备方法。
为解决上述的技术问题,本发明提供的技术方案为:
一种Cu-Al-Ni-Pb-Fe铜带,包括以下质量百分数的组分:5%~7%的Al,1.5%~2.5%的Ni,0.001%~0.05%的Pb,0.001%~0.15%的Fe,余量为Cu以及不可避免的杂质。
一种上述的Cu-Al-Ni-Pb-Fe铜带的制备方法,包括以下步骤:
1)熔铸:熔铸采用中频感应炉进行半连续铸造,采用冰晶石除气,铸造采用炭黑覆盖,铸造温度为1150℃~1200℃,得到板坯;
2)热轧:将步骤1)得到的板坯在850℃~900℃下进行加热,保温时间为1h~5h,热轧水冷,终轧温度为550℃~750℃,总变形量为80%~96%,得到厚度为14mm~20mm的热轧板坯;
3)铣面:将步骤2)得到的热轧板坯进行铣面处理,铣削量为单面0.5mm~1.0mm,铣削速度<4.5m/min;
4)冷轧:将步骤3)铣面后得到的板坯进行冷轧处理,总变形量为50%~70%,得到铜带;
5)再结晶退火:将步骤4)冷轧后得到的铜带在钟罩式退火炉中进行再结晶退火处理,退火处理过程包括依次进行的低温段、高温段以及冷却段;
低温段为在450℃~550℃下保温0.5h~1h,升温速率为120℃/h~130℃/h;
高温段为在660℃~680℃下保温4h~5h,升温速率为90℃/h~100℃/h;
冷却段为先风冷再水冷控制铜带出炉温度小于70℃;
6)精整处理:将步骤5)再结晶退火后的铜带依次进行清洗处理、拉弯矫直处理以及纵剪精整处理,完成后制得Cu-Al-Ni-Pb-Fe铜带。
优选的,上述的制备方法包括以下步骤:
1)熔铸:熔铸采用中频感应炉进行半连续铸造,覆盖扒渣后加入冰晶石除气,铸造采用炭黑覆盖,铸造温度为1150℃~1200℃,得到规格为210×400×6000mm的板坯;
2)热轧:将步骤1)得到的板坯在步进炉中进行加热至850℃~900℃,保温时间为1h~5h;
热轧轧制道次为210mm-170mm-120mm-85mm-62mm-46mm-34mm-26mm-20mm-16mm,热轧水冷,终轧温度为550℃~750℃,得到厚度为16mm的热轧板坯;
3)铣面:将步骤2)得到的热轧板坯进行铣面处理,铣削量为单面0.5mm,铣削速度<4.5m/min,铣面后精度为纵向厚度公差±0.1mm,横向厚度公差为±0.05mm,铣面后的板坯的厚度为14.8mm;
4)冷轧:将步骤3)铣面后得到的板坯进行冷轧处理,轧制分配为10道次14.8mm-11.8mm-10mm-8.6mm-7.6mm-6.7mm-5.9mm—5.3mm—4.7mm—4.3mm—4mm,冷轧厚度公差为±0.03mm,得到铜带;
5)再结晶退火:将步骤4)冷轧后得到的铜带在钟罩式退火炉中进行再结晶退火处理,退火处理过程包括依次进行的低温段、高温段以及冷却段;
低温段为在450℃~550℃下保温0.5h~1h,升温速率为120℃/h~130℃/h;
高温段为在660℃~680℃下保温4h~5h,升温速率为90℃/h~100℃/h;
冷却段为先风冷再水冷控制铜带出炉温度小于70℃;
6)冷轧:将步骤5)再结晶退火后的铜带进行冷轧处理,轧制分配为7道次4.0mm-3.85mm-2.7mm-2.5mm-2.3mm-2.15mm-1.98mm,冷轧厚度公差为±0.02mm;
7)再结晶退火:将步骤6)冷轧后得到的铜带在钟罩式退火炉中进行再结晶退火处理,退火处理过程包括依次进行的低温段、高温段以及冷却段;
低温段为在450℃~550℃下保温0.5h~1h,升温速率为120℃/h~130℃/h;
高温段为在660℃~680℃下保温4h~5h,升温速率为90℃/h~100℃/h;
冷却段为先风冷再水冷控制铜带出炉温度小于70℃;
8)冷轧:将步骤7)再结晶退火后的铜带进行冷轧处理,轧制道次为一道次1.98mm-1.9mm,冷轧厚度公差为±0.02mm;
9)精整处理:将步骤8)冷轧后的铜带依次进行清洗处理、拉弯矫直处理以及纵剪精整处理,完成后制得Cu-Al-Ni-Pb-Fe铜带。
本发明提供了一种Cu-Al-Ni-Pb-Fe铜带,对铜带进行了成分强化,本发明还提供了一种Cu-Al-Ni-Pb-Fe铜带的制备方法,对铜带进行了工艺强化,成分强化结合工艺强化实现了强强联合,使得该Cu-Al-Ni-Pb-Fe铜带的强度、耐腐性与耐磨性均较高,从而使得该Cu-Al-Ni-Pb-Fe铜带可以满足市场对铜合金带材的性能的要求。且本发明工艺简单,采用半连续铸造生产,可利用现有设备直接投入生产,生产成本低,易实现规模化生产,有良好的工业前景。
具体实施方式
为了进一步理解本发明,下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述,但是应当理解,这些描述只是进一步说明本发明的特征及优点,而不是对本发明权利要求的限制。
本申请提供了一种Cu-Al-Ni-Pb-Fe铜带,包括以下质量百分数的组分:5%~7%的Al,1.5%~2.5%的Ni,0.001%~0.05%的Pb,0.001%~0.15%的Fe,余量为Cu以及不可避免的杂质。
Al为强化合金的有效元素,因为Al的原子半径大于铜的原子半径,当铝置换了晶格中的铜原子后,使晶体的固有应力场的周期性在局部发生了变化,产生一定的晶格畸变,这样就引起了晶体弹性应力场发生改变。当合金在外力作用下通过运动位错产生形变时,弹性应力场与运动位错发生交互作用,增加了合金的变形阻力,从宏观上来看就提高了合金的强度。因此,本申请中所述Al的质量百分数为5%~7%,优选为5.3%~6.7%,更优选为5.6%~6.5%。
Ni能提高铜合金的共析转变温度,使共析点成份向高铝方向移动,改变α相的形态,从而显著提高了铜合金的强度、硬度、热稳定性和耐蚀性。因此,本申请中所述Ni的质量百分数为1.5%~2.5%,优选为1.7%~2.3%,更优选为1.9%~2.1%。
本发明中添加Fe元素,铁能细化铜合金铸造或再结晶后的晶粒,与铝形成为颗粒状的FeAl3化合物显著提高强度、硬度和耐磨性;铁还能增加高温β相的稳定性,抑制β相共析分解及形成连续链状的粗大γ2颗粒而使合金变脆的“自行退火”现象,但是铁含量过高时会析出针状FeAl3化合物降低合金力学性能。因此,本申请中所述Fe的质量百分数为0.001%~0.15%,优选为0.10%~0.15%,更优选为0.12%~0.14%。
为了既保证铜合金的耐磨性能又控制其力学性能满足要求,本申请中Pb的质量百分数为0.001%~0.05%,优选为0.04%~0.05%,更优选为0.45%~0.05%。
本申请还提供了一种上述的Cu-Al-Ni-Pb-Fe铜带的制备方法,包括以下步骤:
1)熔铸:熔铸采用中频感应炉进行半连续铸造,采用冰晶石除气,铸造采用炭黑覆盖,铸造温度为1150℃~1200℃,得到板坯;
2)热轧:将步骤1)得到的板坯在850℃~900℃下进行加热,保温时间为1h~5h,热轧水冷,终轧温度为550℃~750℃,总变形量为80%~96%,得到厚度为14mm~20mm的热轧板坯;
3)铣面:将步骤2)得到的热轧板坯进行铣面处理,铣削量为单面0.5mm~1.0mm,铣削速度<4.5m/min;
4)冷轧:将步骤3)铣面后得到的板坯进行冷轧处理,总变形量为50%~70%,得到铜带;
5)再结晶退火:将步骤4)冷轧后得到的铜带在钟罩式退火炉中进行再结晶退火处理,退火处理过程包括依次进行的低温段、高温段以及冷却段;
低温段为在450℃~550℃下保温0.5h~1h,升温速率为120℃/h~130℃/h;
高温段为在660℃~680℃下保温4h~5h,升温速率为90℃/h~100℃/h;
冷却段为先风冷再水冷控制铜带出炉温度小于70℃;
6)精整处理:将步骤5)再结晶退火后的铜带依次进行清洗处理、拉弯矫直处理以及纵剪精整处理,完成后制得Cu-Al-Ni-Pb-Fe铜带。
优选的,上述制备方法包括以下步骤:
1)熔铸:熔铸采用中频感应炉进行半连续铸造,覆盖扒渣后加入冰晶石除气,铸造采用炭黑覆盖,铸造温度为1150℃~1200℃,得到规格为210×400×6000mm的板坯;
2)热轧:将步骤1)得到的板坯在步进炉中进行加热至850℃~900℃,保温时间为1h~5h;
热轧轧制道次为210mm-170mm-120mm-85mm-62mm-46mm-34mm-26mm-20mm-16mm,热轧水冷,终轧温度为550℃~750℃,得到厚度为16mm的热轧板坯;
3)铣面:将步骤2)得到的热轧板坯进行铣面处理,铣削量为单面0.5mm,铣削速度<4.5m/min,铣面后精度为纵向厚度公差±0.1mm,横向厚度公差为±0.05mm,铣面后的板坯的厚度为14.8mm;
4)冷轧:将步骤3)铣面后得到的板坯进行冷轧处理,轧制分配为10道次14.8mm-11.8mm-10mm-8.6mm-7.6mm-6.7mm-5.9mm—5.3mm—4.7mm—4.3mm—4mm,冷轧厚度公差为±0.03mm,得到铜带;
5)再结晶退火:将步骤4)冷轧后得到的铜带在钟罩式退火炉中进行再结晶退火处理,退火处理过程包括依次进行的低温段、高温段以及冷却段;
低温段为在450℃~550℃下保温0.5h~1h,升温速率为120℃/h~130℃/h;
高温段为在660℃~680℃下保温4h~5h,升温速率为90℃/h~100℃/h;
冷却段为先风冷再水冷控制铜带出炉温度小于70℃;
6)冷轧:将步骤5)再结晶退火后的铜带进行冷轧处理,轧制分配为7道次4.0mm-3.85mm-2.7mm-2.5mm-2.3mm-2.15mm-1.98mm,冷轧厚度公差为±0.02mm;
7)再结晶退火:将步骤6)冷轧后得到的铜带在钟罩式退火炉中进行再结晶退火处理,退火处理过程包括依次进行的低温段、高温段以及冷却段;
低温段为在450℃~550℃下保温0.5h~1h,升温速率为120℃/h~130℃/h;
高温段为在660℃~680℃下保温4h~5h,升温速率为90℃/h~100℃/h;
冷却段为先风冷再水冷控制铜带出炉温度小于70℃;
8)冷轧:将步骤7)再结晶退火后的铜带进行冷轧处理,轧制道次为一道次1.98mm-1.9mm,冷轧厚度公差为±0.02mm;
9)精整处理:将步骤8)冷轧后的铜带依次进行清洗处理、拉弯矫直处理以及纵剪精整处理,完成后制得Cu-Al-Ni-Pb-Fe铜带。
本发明中未详尽说明的原料、方法及装置等均为现有技术。
为了进一步理解本发明,下面结合实施例对本发明提供的一种Cu-Al-Ni-Pb-Fe铜带及其制备方法进行详细说明,本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
实施例1
制备规格1.32×205mm,厚度公差±0.02mm的Cu-Al-Ni-Pb-Fe铜带,包括以下步骤:
1)熔铸:熔铸采用中频感应炉进行半连续铸造,覆盖扒渣后加入冰晶石除气,铸造采用炭黑覆盖,铸造温度为1180℃,得到板坯,板坯规格为210×400×6000mm;
所得板坯包括以下质量百分数的组分:6.7%的Al,2.3%的Ni,0.05%的Pb,0.13%的Fe,余量为Cu以及不可避免的杂质;
2)热轧:将步骤1)得到的板坯在步进炉中进行加热至900℃,保温时间为1h;
热轧轧制道次为210mm-170mm-120mm-85mm-62mm-46mm-34mm-26mm-20mm-16mm,热轧水冷,终轧温度为750℃,得到厚度为16mm的热轧板坯;
3)铣面:将步骤2)得到的热轧板坯进行铣面处理,铣削量为单面0.5mm,铣削速度<4.5m/min,铣面后精度为纵向厚度公差±0.1mm,横向厚度公差为±0.05mm,铣面后的板坯的厚度为14.8mm;
4)冷轧:将步骤3)铣面后得到的板坯进行冷轧处理,轧制分配为10道次14.8mm-11.8mm-10mm-8.6mm-7.6mm-6.7mm-5.9mm—5.3mm—4.7mm—4.3mm—4mm,冷轧厚度公差为±0.03mm,得到铜带;
5)再结晶退火:将步骤4)冷轧后得到的铜带在钟罩式退火炉中进行再结晶退火处理,退火处理过程包括依次进行的低温段、高温段以及冷却段;
低温段为在550℃下保温0.5h,升温速率为120℃/h;
高温段为在680℃下保温4.5h,升温速率为90℃/h;
冷却段为先风冷再水冷控制铜带出炉温度小于70℃;
6)冷轧:将步骤5)再结晶退火后的铜带进行冷轧处理,轧制分配为7道次4.0mm-3.85mm-2.7mm-2.5mm-2.4mmmm,冷轧厚度公差为±0.02mm;
7)再结晶退火:将步骤6)冷轧后得到的铜带在钟罩式退火炉中进行再结晶退火处理,退火处理过程包括依次进行的低温段、高温段以及冷却段;
低温段为在550℃下保温0.5h,升温速率为120℃/h;
高温段为在680℃下保温4.5h,升温速率为90℃/h;
冷却段为先风冷再水冷控制铜带出炉温度小于70℃;
8)冷轧:将步骤7)再结晶退火后的铜带进行冷轧处理,轧制道次为2.4mm-1.9mm-1.6mm-1.45mm-1.32mm,冷轧厚度公差为±0.02mm;
9)精整处理:将步骤8)冷轧后的铜带依次进行清洗处理、纵剪精整处理,完成后制得Cu-Al-Ni-Pb-Fe铜带。
对实施例1制得的Cu-Al-Ni-Pb-Fe铜带取样进行性能检测,结果见表1。
实施例2
制备规格1.90×205mm,厚度公差±0.02mm的Cu-Al-Ni-Pb-Fe铜带,包括以下步骤:
1)熔铸:熔铸采用中频感应炉进行半连续铸造,覆盖扒渣后加入冰晶石除气,铸造采用炭黑覆盖,铸造温度为1170℃,得到板坯,板坯规格为210×400×6000mm;
所得板坯包括以下质量百分数的组分:6.5%的Al,2.4%的Ni,0.045%的Pb,0.15%的Fe,余量为Cu以及不可避免的杂质;
2)热轧:将步骤1)得到的板坯在步进炉中进行加热至850℃,保温时间为1h;
热轧轧制道次为210mm-170mm-120mm-85mm-62mm-46mm-34mm-26mm-20mm-16mm,热轧水冷,终轧温度为700℃,总变形量为92.3%,得到厚度为16mm的热轧板坯;
3)铣面:将步骤2)得到的热轧板坯进行铣面处理,铣削量为单面0.5mm,铣削速度<4.5m/min,铣面后精度为纵向厚度公差±0.1mm,横向厚度公差为±0.05mm,铣面后的板坯的厚度为14.8mm;
4)冷轧:将步骤3)铣面后得到的板坯进行冷轧处理,轧制分配为10道次14.8mm-11.8mm-10mm-8.6mm-7.6mm-6.7mm-5.9mm—5.3mm—4.7mm—4.3mm—4mm,总变形量为72.9%,冷轧厚度公差为±0.03mm,得到铜带;
5)再结晶退火:将步骤4)冷轧后得到的铜带在钟罩式退火炉中进行再结晶退火处理,退火处理过程包括依次进行的低温段、高温段以及冷却段;
低温段为在550℃下保温0.5h,升温速率为120℃/h;
高温段为在680℃下保温4.5h,升温速率为90℃/h;
冷却段为先风冷再水冷控制铜带出炉温度小于70℃;
6)冷轧:将步骤5)再结晶退火后的铜带进行冷轧处理,轧制分配为7道次4.0mm-3.85mm-2.7mm-2.5mm-2.3mm-2.15mm-1.98mm,总变形量为50.5%,冷轧厚度公差为±0.02mm;
7)再结晶退火:将步骤6)冷轧后得到的铜带在钟罩式退火炉中进行再结晶退火处理,退火处理过程包括依次进行的低温段、高温段以及冷却段;
低温段为在550℃下保温0.5h,升温速率为120℃/h;
高温段为在680℃下保温4.5h,升温速率为90℃/h;
冷却段为先风冷再水冷控制铜带出炉温度小于70℃;
8)冷轧:将步骤7)再结晶退火后的铜带进行冷轧处理,轧制道次为一道次1.98mm-1.9mm,冷轧厚度公差为±0.02mm;
9)精整处理:将步骤8)冷轧后的铜带依次进行清洗处理以及纵剪精整处理,完成后制得Cu-Al-Ni-Pb-Fe铜带。
对实施例2制得的Cu-Al-Ni-Pb-Fe铜带取样进行性能检测,结果见表1。
表1为本发明各实施例得到的铜带的性能数据
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。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,还可以对本发明进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对于这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说是显而易见的,本文所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽范围。
Claims (3)
1.一种Cu-Al-Ni-Pb-Fe铜带,其特征在于,包括以下质量百分数的组分:5%~7%的Al,1.5%~2.5%的Ni,0.001%~0.05%的Pb,0.001%~0.15%的Fe,余量为Cu以及不可避免的杂质。
2.一种权利要求1所述的Cu-Al-Ni-Pb-Fe铜带的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)熔铸:熔铸采用中频感应炉进行半连续铸造,采用冰晶石除气,铸造采用炭黑覆盖,铸造温度为1150℃~1200℃,得到板坯;
2)热轧:将步骤1)得到的板坯在850℃~900℃下进行加热,保温时间为1h~5h,热轧水冷,终轧温度为550℃~750℃,总变形量为80%~96%,得到厚度为14mm~20mm的热轧板坯;
3)铣面:将步骤2)得到的热轧板坯进行铣面处理,铣削量为单面0.5mm~1.0mm,铣削速度<4.5m/min;
4)冷轧:将步骤3)铣面后得到的板坯进行冷轧处理,总变形量为50%~70%,得到铜带;
5)再结晶退火:将步骤4)冷轧后得到的铜带在钟罩式退火炉中进行再结晶退火处理,退火处理过程包括依次进行的低温段、高温段以及冷却段;
低温段为在450℃~550℃下保温0.5h~1h,升温速率为120℃/h~130℃/h;
高温段为在660℃~680℃下保温4h~5h,升温速率为90℃/h~100℃/h;
冷却段为先风冷再水冷控制铜带出炉温度小于70℃;
6)精整处理:将步骤5)再结晶退火后的铜带依次进行清洗处理、拉弯矫直处理以及纵剪精整处理,完成后制得Cu-Al-Ni-Pb-Fe铜带。
3.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)熔铸:熔铸采用中频感应炉进行半连续铸造,覆盖扒渣后加入冰晶石除气,铸造采用炭黑覆盖,铸造温度为1150℃~1200℃,得到规格为210×400×6000mm的板坯;
2)热轧:将步骤1)得到的板坯在步进炉中进行加热至850℃~900℃,保温时间为1h~5h;
热轧轧制道次为210mm-170mm-120mm-85mm-62mm-46mm-34mm-26mm-20mm-16mm,热轧水冷,终轧温度为550℃~750℃,得到厚度为16mm的热轧板坯;
3)铣面:将步骤2)得到的热轧板坯进行铣面处理,铣削量为单面0.5mm,铣削速度<4.5m/min,铣面后精度为纵向厚度公差±0.1mm,横向厚度公差为±0.05mm,铣面后的板坯的厚度为14.8mm;
4)冷轧:将步骤3)铣面后得到的板坯进行冷轧处理,轧制分配为10道次14.8mm-11.8mm-10mm-8.6mm-7.6mm-6.7mm-5.9mm—5.3mm—4.7mm—4.3mm—4mm,冷轧厚度公差为±0.03mm,得到铜带;
5)再结晶退火:将步骤4)冷轧后得到的铜带在钟罩式退火炉中进行再结晶退火处理,退火处理过程包括依次进行的低温段、高温段以及冷却段;
低温段为在450℃~550℃下保温0.5h~1h,升温速率为120℃/h~130℃/h;
高温段为在660℃~680℃下保温4h~5h,升温速率为90℃/h~100℃/h;
冷却段为先风冷再水冷控制铜带出炉温度小于70℃;
6)冷轧:将步骤5)再结晶退火后的铜带进行冷轧处理,轧制分配为7道次4.0mm-3.85mm-2.7mm-2.5mm-2.3mm-2.15mm-1.98mm,冷轧厚度公差为±0.02mm;
7)再结晶退火:将步骤6)冷轧后得到的铜带在钟罩式退火炉中进行再结晶退火处理,退火处理过程包括依次进行的低温段、高温段以及冷却段;
低温段为在450℃~550℃下保温0.5h~1h,升温速率为120℃/h~130℃/h;
高温段为在660℃~680℃下保温4h~5h,升温速率为90℃/h~100℃/h;
冷却段为先风冷再水冷控制铜带出炉温度小于70℃;
8)冷轧:将步骤7)再结晶退火后的铜带进行冷轧处理,轧制道次为一道次1.98mm-1.9mm,冷轧厚度公差为±0.02mm;
9)精整处理:将步骤8)冷轧后的铜带依次进行清洗处理、拉弯矫直处理以及纵剪精整处理,完成后制得Cu-Al-Ni-Pb-Fe铜带。
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