CN110551917B - 一种高导电耐腐蚀铜带及其制备方法 - Google Patents

一种高导电耐腐蚀铜带及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及铜带技术领域，具体涉及一种高导电耐腐蚀铜带及其制备方法，铜带以重量计，包括如下百分比成分：Cu83‑85％、Ni10‑12％、Zn2.5‑3.5％、Si0.2‑0.4％、B1.1‑1.3％，其余为不可避免的杂质。本发明Ni和Si在Cu基体中可以生成Ni2Si和Ni3Si金属化合物，通过退火和时效处理，Ni2Si从固溶体析出形成细晶粒，通过析出强化提高了铜带的强度，并且保持铜带较高的导电性能；本发明加入的Ni和Zn可以固溶于Cu中，通过固溶强化提高铜带的强度，并且Ni的较高占比也利于铜带腐蚀性能的提升；此外，本发明B元素的加入会使晶粒细化，增大晶界面积，从而提高合金强度。

Description

一种高导电耐腐蚀铜带及其制备方法
技术领域
本发明涉及铜带技术领域，具体涉及一种高导电耐腐蚀铜带及其制备方法。
背景技术
铜带是一种金属元件，主要用于生产电器元件、灯头、电池帽、钮扣、密封件、接插件，如电气元器件、开关、垫圈、垫片、电真空器件、散热器、导电母材及汽车水箱、散热片、气缸片等各种零部件。
近年来，随着电子行业的迅速发展，对于铜带的强度和导电性的要求越来越高，如何提高铜带的强度和导电性成为研发的热点之一。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种高导电耐腐蚀铜带及其制备方法。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种高导电耐腐蚀铜带，以重量计，包括如下百分比成分：
Figure BDA0002221673410000011
其余为不可避免的杂质。
本发明Ni和Si在Cu基体中可以生成Ni2Si和Ni3Si金属化合物，通过退火和时效处理，Ni2Si从固溶体析出形成细晶粒，通过析出强化提高了铜带的强度，并且保持铜带较高的导电性能；本发明加入的Ni和Zn可以固溶于Cu中，均匀分布在合金中，通过固溶强化提高铜带的强度，并且Ni的较高占比也利于铜带腐蚀性能的提升；此外，本发明B元素的加入会使晶粒细化，增大晶界面积，从而提高合金强度。
优选地，以重量计，包括如下百分比成分：
Figure BDA0002221673410000021
其余为不可避免的杂质。
优选地，以重量计，包括如下百分比成分：
Figure BDA0002221673410000022
其余为不可避免的杂质。
优选地，不可避免的杂质不大于0.03％。
如上，所述的一种高导电耐腐蚀铜带的制备方法，包括如下步骤：
(1)熔炼：按重量配比称取Cu、Cu-Ni中间合金、Cu-Zn中间合金、Si和B，在氮气氛围下进行熔炼，得到合金液；
(2)铸造：将合金液倒入拉铸装置中进行拉铸成型，得到粗带胚；
(3)热轧：去除粗带胚表面的氧化皮，然后将粗带胚置于热轧设备中进行热轧，制得热轧带胚；
(4)退火：将热轧带胚进行退火处理，得到退火带胚；
(5)冷轧：将热轧带胚进行冷轧、切边，制得冷轧带胚；
(6)时效处理：将冷轧带胚进行时效处理，即得到所述的铜带。
本发明铜带的制备方法简单，中间合金的采用可以降低熔炼温度，缩短熔炼时间，提高合金的稳定性和均匀性；通过退火处理可以消除铸态组织，细化晶粒，降低铜带的取向性，提高铜带的强度和导电性；通过时效处理能够有效减少合金在形变之后的储能和位错，改善铜带的机械性能和导电性能。
其中，所述步骤(1)的熔炼温度为1200-1300℃。本发明通过控制熔炼温度可以改善合金成分的分散均匀性，减少结构缺陷的生成，提高合金的强度。
其中，所述步骤(3)中，热轧的温度为900-1000℃，热轧带胚的厚度为3-4mm。通过热轧可以将铸造状态的粗大晶粒破碎，减少或消除铸造缺陷，将铸态组织转变为变形组织，提高合金的加工性能。
其中，所述步骤(4)中，退火的温度为630-730℃，保温时间为2.5-3.5h，然后炉内自然冷却。通过控制退火的工艺参数，可以进一步细化晶粒，消除应力，利于固溶过程的进行，提高合金的强度和导电性。
其中，所述步骤(5)，冷轧带胚的厚度为0.4-0.6mm。
其中，所述步骤(6)中，时效处理为分级时效处理，一级时效处理的温度为200-300℃，时间为1-2h，二级时效处理的温度为350-400℃，时间为2-3h。本发明通过控制时效处理的工艺参数，可以消除冷轧过程中产生的应力，细化晶粒，提高合金的强度和导电性。
本发明的有益效果在于：本发明Ni和Si在Cu基体中可以生成Ni2Si和Ni3Si金属化合物，通过退火和时效处理，Ni2Si从固溶体析出形成细晶粒，通过析出强化提高了铜带的强度，并且保持铜带较高的导电性能；本发明加入的Ni和Zn可以固溶于Cu中，均匀分布在合金中，通过固溶强化提高铜带的强度，并且Ni的较高占比也利于铜带腐蚀性能的提升；此外，本发明B元素的加入会使晶粒细化，增大晶界面积，从而提高合金强度。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
实施例1
一种高导电耐腐蚀铜带，以重量计，包括如下百分比成分：
Figure BDA0002221673410000041
其余为不可避免的杂质。
如上，所述的一种高导电耐腐蚀铜带的制备方法，包括如下步骤：
(1)熔炼：按重量配比称取Cu、Cu-Ni中间合金、Cu-Zn中间合金、Si和B，在氮气氛围下进行熔炼，得到合金液；
(2)铸造：将合金液倒入拉铸装置中进行拉铸成型，得到粗带胚；
(3)热轧：去除粗带胚表面的氧化皮，然后将粗带胚置于热轧设备中进行热轧，制得热轧带胚；
(4)退火：将热轧带胚进行退火处理，得到退火带胚；
(5)冷轧：将热轧带胚进行冷轧、切边，制得冷轧带胚；
(6)时效处理：将冷轧带胚进行时效处理，即得到所述的铜带。
其中，所述步骤(1)的熔炼温度为1200℃。
其中，所述步骤(3)中，热轧的温度为900℃，热轧带胚的厚度为3mm。
其中，所述步骤(4)中，退火的温度为630℃，保温时间为3.5h，然后炉内自然冷却。
其中，所述步骤(5)，冷轧带胚的厚度为0.4mm。
其中，所述步骤(6)中，时效处理为分级时效处理，一级时效处理的温度为200℃，时间为2h，二级时效处理的温度为350℃，时间为3h。
实施例2
一种高导电耐腐蚀铜带，以重量计，包括如下百分比成分：
Figure BDA0002221673410000051
其余为不可避免的杂质。
如上，所述的一种高导电耐腐蚀铜带的制备方法，包括如下步骤：
(1)熔炼：按重量配比称取Cu、Cu-Ni中间合金、Cu-Zn中间合金、Si和B，在氮气氛围下进行熔炼，得到合金液；
(2)铸造：将合金液倒入拉铸装置中进行拉铸成型，得到粗带胚；
(3)热轧：去除粗带胚表面的氧化皮，然后将粗带胚置于热轧设备中进行热轧，制得热轧带胚；
(4)退火：将热轧带胚进行退火处理，得到退火带胚；
(5)冷轧：将热轧带胚进行冷轧、切边，制得冷轧带胚；
(6)时效处理：将冷轧带胚进行时效处理，即得到所述的铜带。
其中，所述步骤(1)的熔炼温度为1300℃。
其中，所述步骤(3)中，热轧的温度为1000℃，热轧带胚的厚度为4mm。
其中，所述步骤(4)中，退火的温度为730℃，保温时间为2.5h，然后炉内自然冷却。
其中，所述步骤(5)，冷轧带胚的厚度为0.6mm。
其中，所述步骤(6)中，时效处理为分级时效处理，一级时效处理的温度为300℃，时间为1h，二级时效处理的温度为400℃，时间为2h。
实施例3
一种高导电耐腐蚀铜带，以重量计，包括如下百分比成分：
Figure BDA0002221673410000061
其余为不可避免的杂质。
如上，所述的一种高导电耐腐蚀铜带的制备方法，包括如下步骤：
(1)熔炼：按重量配比称取Cu、Cu-Ni中间合金、Cu-Zn中间合金、Si和B，在氮气氛围下进行熔炼，得到合金液；
(2)铸造：将合金液倒入拉铸装置中进行拉铸成型，得到粗带胚；
(3)热轧：去除粗带胚表面的氧化皮，然后将粗带胚置于热轧设备中进行热轧，制得热轧带胚；
(4)退火：将热轧带胚进行退火处理，得到退火带胚；
(5)冷轧：将热轧带胚进行冷轧、切边，制得冷轧带胚；
(6)时效处理：将冷轧带胚进行时效处理，即得到所述的铜带。
其中，所述步骤(1)的熔炼温度为1250℃。
其中，所述步骤(3)中，热轧的温度为1000℃，热轧带胚的厚度为3.5mm。
其中，所述步骤(4)中，退火的温度为650℃，保温时间为2.5h，然后炉内自然冷却。
其中，所述步骤(5)，冷轧带胚的厚度为0.5mm。
其中，所述步骤(6)中，时效处理为分级时效处理，一级时效处理的温度为300℃，时间为1.5h，二级时效处理的温度为425℃，时间为3h。
对比例1
本对比例与实施例3的区别在于：
所述铜带由如下百分比含量的元素组成：
Figure BDA0002221673410000071
其余为不可避免的杂质。
对比例2
本对比例与实施例3的区别在于：
Figure BDA0002221673410000072
其余为不可避免的杂质。
对比例3
本对比例与实施例3的区别在于：
Figure BDA0002221673410000073
其余为不可避免的杂质。
对比例4
本对比例与实施例3的区别在于：
Figure BDA0002221673410000074
Figure BDA0002221673410000081
其余为不可避免的杂质。
将实施例3和对比例1-4的铜带按照准GB/T228.1、GB/T4340.1和GB/T351进行抗拉强度、硬度和导电率的测试，测试结果如下表：
抗拉强度(MPa) 硬度(HV) 导电率(IACS)
实施例3 589 167 42.6
对比例1 596 174 36.1
对比例2 576 162 33.5
对比例3 593 171 30.7
对比例4 568 163 34.1
从实施例3和对比例1的对比可知，当Cu的基础量相同时，用Ni替代B可以改善铜带的强度，但是也会明显降低了导电性能；从实施例3和对比例2对比可知，用Zn替代B对于铜带的导电性能均是影响较大，强度有明显的西江；从实施例3和对比例3的对比可知，用Si替代B会明显提高Cu的强度，说明Si过量利于Ni2Si的生成，从而提高铜带的强度，但同时也会导致导电性能严重的下降；从实施例3和对比例4的对比可知，用Ni、Zn和Si以一定的比例替代B，力学性能的下降基本不明显，导电性能仍有一定程度的下降。综上所述，B元素的加入相对Ni、Zn和Si的加入，是可以有效改善铜带的力学性能和导电性能，尤其在改善导电性能的作用是其它三者不可替代的。
上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种高导电耐腐蚀铜带，其特征在于：以重量计，包括如下百分比成分：
Figure FDA0002984386670000011
不可避免的杂质不大于0.03％；
所述高导电耐腐蚀铜带的制备方法，包括如下步骤：
(1)熔炼：按重量配比称取Cu、Cu-Ni中间合金、Cu-Zn中间合金、Si和B，在氮气氛围下进行熔炼，得到合金液；
(2)铸造：将合金液倒入拉铸装置中进行拉铸成型，得到粗带坯 ；
(3)热轧：去除粗带坯 表面的氧化皮，然后将粗带坯 置于热轧设备中进行热轧，制得热轧带坯 ；
(4)退火：将热轧带坯 进行退火处理，得到退火带坯 ；
(5)冷轧：将热轧带坯 进行冷轧、切边，制得冷轧带坯 ；
(6)时效处理：将冷轧带坯 进行时效处理，即得到所述的铜带；
所述步骤(1)的熔炼温度为1200-1300℃；
所述步骤(3)中，热轧的温度为900-1000℃，热轧带坯 的厚度为3-4mm；
所述步骤(4)中，退火的温度为630-730℃，保温时间为2.5-3.5h，然后炉内自然冷却；
所述步骤(5)，冷轧带坯 的厚度为0.4-0.6mm；
所述步骤(6)中，时效处理为分级时效处理，一级时效处理的温度为200-300℃，时间为1-2h，二级时效处理的温度为350-400℃，时间为2-3h。
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