CN109402446A - 一种高端框架材料用铜带制备工艺 - Google Patents

Abstract

一种高端框架材料用铜带制备工艺，熔炼炉内的各组份组配重量百分比为：标准阴级电铜和各合金中的铜Cu的总含量≥96.5％、铁Fe：2.1‑2.6％、磷P：0.015‑0.15％、锌Zn：0.05‑0.20％、锡Sn：0.005‑0.050％、镁Mg：0.008‑0.05％、杂质总和不超过0.1％、合金元素及杂质的总和≤0.15％，以上各组份的组配重量之和为100％；之后按照以下步骤进行：熔炼→铸造→锯切→热轧→铣面→冷轧→切边→退火→成品轧制→清洗→成品剪切→包装入库；解决了原有的TFe2.5等框架材料铜带在高温软化等方面的难题，比原有工艺制作的框架材料具有明显的强度高、导电性能优良以及后续加工性能好等优势，并且材质的化学成分稳定，表面清洁、光滑无氧化变色。

Description

一种高端框架材料用铜带制备工艺

技术领域

本发明属于有色金属冶炼以及加工领域，特别涉及一种高端框架材料用铜带制备工艺。

背景技术

随着电子工业的飞速发展，我国对大功率的塑封晶体管以及集成电路用框架材料的需求越来越大，随着市场对易加工的框架用铜带的要求逐渐提高，如IC引线框架材料和LED将在高温下进行加工，而TFe2.5等原有的框架材料铜带无法满足其在高温下的加工要求，在导电率、高温软化硬度上均出现变化。如果超出普通的铜合金国家标准范围，现有生产工艺难以满足使用要求，因此生产出满足使用要求的具有一定抗软化温度的高端框架材料铜带成为新的难题。

鉴于上述原因，现研发出一种高端框架材料用铜带制备工艺。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种高端框架材料用铜带制备工艺，解决了原有的TFe2.5等框架材料铜带在高温软化等方面的难题，比原有工艺制作的框架材料具有明显的强度高、导电性能优良以及后续加工性能好等优势，并且材质的化学成分稳定，表面清洁、光滑无氧化变色、无起皮、起刺、气泡、裂纹、分层、夹杂、空洞、黑点、压折、铜绿、擦划伤和腐蚀等缺陷。

本发明为了实现上述目的，采用如下技术方案：一种高端框架材料用铜带制备工艺，工艺流程为：配料→熔炼→铸造→锯切→热轧→铣面→冷轧→切边→退火→成品轧制→清洗→成品剪切→包装入库；

第一步，配料：采用标准阴级电铜、铁Fe、Cu-P合金、锌Zn、锡Sn、Cu-Mg合金，合金元素分别称重投入熔炼炉；

熔炼炉内的各组份组配重量百分比为：标准阴级电铜和各合金中的铜Cu的总含量≥96.5％、铁Fe：2.1-2.6％、磷P：0.015-0.15％、锌Zn：0.05-0.20％、锡Sn：0.005-0.050％、镁Mg：0.008-0.05％、杂质总和不超过0.1％、合金元素及杂质的总和≤0.15％，以上各组份的组配重量之和为100％；

所述合金元素为镍Ni、钴Co、铼Re、铬Cr、钛Ti其中的一种或一种以上的组合；

所述杂质为H、S、O、As、Sb、Bi、Pb中的一种或一种以上元素；

第二步，熔炼：所述各组份与木炭、石墨粉或石墨块混合投入熔炼炉内，熔化成1140～1300℃的熔液；

第三步，铸造：确认熔液中的成份在目标范围内时，开始进行铸造，冷却水流量：50～800L/min，采用半连续铸造方式，制得铸锭，备用。

第四步，锯切：按所需长度在锯床上锯切铸锭；

第五步，热轧：由步进式加热炉进行铸锭加热，加热温度900～1000℃；在热轧设备上进行铸锭开坯热轧，热轧带坯总加工率≥80％，实行在线淬火冷却，热轧终轧时在热轧辊道上进行喷水淬火及冷却；

第六步，铣面：双面铣机列上进行带坯铣面以及边部进行两次铣削；

第七步，冷轧：对铣面后的热轧带坯进行冷轧开坯；

第八步，切边：对初轧后的带坯进行切边。

第九步，退火：罩式炉上对切边后的带坯进行热处理，热处理温度400-600℃，热处理时间8-18小时；

第十步，成品轧制：在精轧机上进行成品轧制；

第十一步，清洗：成品铜带进行表面脱脂及钝化，使用硫酸进行表面氧化皮的清理，然后进行表面钝化处理；

第十二步，成品剪切：用剪切设备对成品铜带按合同尺寸要求进行剪切；

第十三步，包装入库：成品铜带经检验合格后包装入库。

本发明的有益效果是：

Sn、Ni、Mg元素的加入，保证了合金在后续加工过程中有足够的高温软化硬度，但是会降低材料的导电性能；Cr元素微量加入能提高合金的抗高温氧化能力，Cr或Mg的添加可以改善合金500～700℃热轧时开裂的问题；合金中加入微量的Cr可以增强时效强化的效果，对合金导电性影响很小；另外，一些元素如，Co、Cr、Ti可有效提高框架材料的强度，提高抗软化性能；稀土Re元素有效地净化合金成分，消除铸造中枝晶偏析，提高合金材料的加工性能、强度和导电率。

一些杂质如H、S、O、As、Sb、Bi、Pb等中的一种以上元素作为不可避免的杂质，其杂质总和不超过0.1％。需要说明的是，这些杂质元素总和高于0.1％时，会降低材料的导电性和其它使用性能；不可避免的杂质H会造成铸锭气泡而且降低铸锭的品质，另外在热轧时可能会引起内部裂纹降低热加工性，且对最终的框架材料带材的表面质量会有严重影响；S、O都会和铜在晶界上形成脆性化合物，降低铜的塑性。主要会恶化熔体的质量，造成铸锭质量缺陷的机率增加；As、Sb不同程度地降低铜的导电性，对于框架材料来说是有害元素。

本发明的铜合金成分构成中Cu-Fe-P为基体金属元素，Cr、Si、Ti、Sn、Ni、Mg等微量元素的加入提高了合金力学性能和后续加工性能；在导电率没有改变的情况下，抗软化性能由460℃1分钟提高到500℃3分钟的情况下，硬度由下降27～42HV改善为下降2～20HV，在导电率、高温软化硬度上均超出普通的TFe2.5框架材料铜带。

热轧工序采用在线淬火方式对带材进行淬火，使带材内部第二相充分固溶；并进行在线冷却，提高了生产效率。

本发明所生产的铜带用来制作的框架材料，比原有工艺制作的框架材料具有明显的强度高、导电性能优良以及后续加工性能好等优势，并且材质的化学成分稳定，表面清洁、光滑无氧化变色、无起皮、起刺、气泡、裂纹、分层、夹杂、空洞、黑点、压折、铜绿、擦划伤和腐蚀等缺陷。

本发明所生产的铜带，厚度规格可达0.1-1.0mm，宽度规格可达18-305mm，在硬状态(SH)下性能可达抗拉强度Rm480-550MPa、伸长率A11.3≥5％、硬度HV140-160、导电率≥60％IACS，500℃高温3min软化硬度HV在80％以上，可以适应更加恶劣的使用环境，提高带材的寿命。

具体实施方式

下面结合实施例与具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

实施例1

用于既要求后续加工过程中高温软化硬度高又要确保导电率的框架材料产品，其综合性能为板带加工前铜带要求硬态(SH)，其技术要求为：

牌号:LY65

铜带规格：0.203×65mm

状态：硬状态(SH)

力学性能要求：抗拉强度Rm480-530MPa、伸长率A11.3≥4％、硬度HV140-155，高温软化硬度HV≥112

导电率：≥60％IACS

具体加工工艺如下：

第一步，配料：采用标准阴级电铜、铁Fe、Cu-P合金、锌Zn、锡Sn、镍Ni、Cu-Mg合金，Co、Re、Cu-Cr合金分别称重投入熔炼炉；

熔炼炉内的各组份组配重量百分比为：标准阴级电铜和各合金中的铜Cu的总含量≥96.5％、铁Fe：2.6％、磷P：0.15％、锌Zn：0.19％、锡Sn：0.050％、镁Mg：0.05％、杂质总和不超过0.1％、合金元素及杂质的总和≤0.15％，以上各组份的组配重量之和为100％；

第二步，熔炼：所述各组份与木炭、石墨粉或石墨块混合投入熔炼炉内，熔化成1140～1300℃的熔液；

第三步，铸造：确认熔液中的成份在目标范围内时，开始进行铸造，冷却水流量：50～800L/min，采用半连续铸造方式，制得铸锭，备用；

第四步，锯切：按所需长度在锯床上锯切铸锭；

第五步，热轧：由步进式加热炉进行铸锭加热，加热温度900～1000℃；在热轧设备上进行铸锭开坯热轧，热轧带坯总加工率≥80％，实行在线淬火冷却，热轧终轧时在热轧辊道上进行喷水淬火及冷却；

第六步，铣面：双面铣机列上进行带坯铣面以及边部进行两次铣削；

第七步，冷轧：对铣面后的热轧带坯进行冷轧开坯；

第八步，切边：对初轧后的带坯进行切边；

第九步，退火：罩式炉上对切边后的带坯进行热处理，热处理温度400-600℃，热处理时间8-18小时；

第十步，成品轧制：在精轧机上进行成品轧制；

第十一步，清洗：成品铜带进行表面脱脂及钝化，使用硫酸进行表面氧化皮的清理，然后进行表面钝化处理；

第十二步，成品剪切：用剪切设备对成品铜带按合同尺寸要求进行剪切；

第十三步，包装入库：成品铜带经检验合格后包装入库。

Claims (3)

1.一种高端框架材料用铜带制备工艺，其特征在于：工艺流程为：配料→熔炼→铸造→锯切→热轧→铣面→冷轧→切边→退火→成品轧制→清洗→成品剪切→包装入库；

第一步，配料：采用标准阴级电铜、铁Fe、Cu-P合金、锌Zn、锡Sn、Cu-Mg合金，合金元素分别称重投入熔炼炉；

熔炼炉内的各组份组配重量百分比为：标准阴级电铜和各合金中的铜Cu的总含量≥96.5％、铁Fe：2.1-2.6％、磷P：0.015-0.15％、锌Zn：0.05-0.20％、锡Sn：0.005-0.050％、镁Mg：0.008-0.05％、杂质总和不超过0.1％、合金元素及杂质的总和≤0.15％，以上各组份的组配重量之和为100％；

所述合金元素为镍Ni、钴Co、铼Re、铬Cr、钛Ti其中的一种或一种以上的组合；

所述杂质为H、S、O、As、Sb、Bi、Pb中的一种或一种以上元素；

第二步，熔炼：所述各组份与木炭、石墨粉或石墨块混合投入熔炼炉内，熔化成1140～1300℃的熔液；

第三步，铸造：确认熔液中的成份在目标范围内时，开始进行铸造，冷却水流量：50～800L/min，采用半连续铸造方式，制得铸锭，备用。

2.根据权利要求1所述的一种高端框架材料用铜带制备工艺，其特征在于：第四步，

锯切：按所需长度在锯床上锯切铸锭；

第五步，热轧：由步进式加热炉进行铸锭加热，加热温度900～1000℃；在热轧设备上进行铸锭开坯热轧，热轧带坯总加工率≥80％，实行在线淬火冷却，热轧终轧时在热轧辊道上进行喷水淬火及冷却；

第六步，铣面：双面铣机列上进行带坯铣面以及边部进行两次铣削；

第七步，冷轧：对铣面后的热轧带坯进行冷轧开坯；

第八步，切边：对初轧后的带坯进行切边。

3.根据权利要求1所述的一种高端框架材料用铜带制备工艺，其特征在于：

第九步，退火：罩式炉上对切边后的带坯进行热处理，热处理温度400-600℃，热处理时间8-18小时；

第十步，成品轧制：在精轧机上进行成品轧制；

第十一步，清洗：成品铜带进行表面脱脂及钝化，使用硫酸进行表面氧化皮的清理，然后进行表面钝化处理；

第十二步，成品剪切：用剪切设备对成品铜带按合同尺寸要求进行剪切；

第十三步，包装入库：成品铜带经检验合格后包装入库。