CN112342578A - 铜带表面镀锌复铝合金材料的生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种铜带表面镀锌复铝合金材料的生产工艺，包括以下步骤：（1）将铜带材进行表面处理，冲洗；（2）将铜带材放入酸洗槽酸洗，冲洗；（3）将铜带材通过电镀槽，并将锌条浸入电镀槽进行电镀，得到镀锌铜带材；（4）将铝带材毛化表面；（5）将镀锌铜带材和铝带材轧制，热复合，得到铜铝卷带材；（6）将铜铝卷带材热处理，得到铜带表面镀锌复铝合金材料。本发明铜带表面镀锌复铝合金材料的生产工艺，制造工艺简单，原料材来源广泛，改善铜铝复合界面氧化性，提高铜铝复合强度和铜铝导电率，改善铜铝复合比例局限性。
Description
技术领域
本发明涉及合金材料技术领域，尤其涉及一种铜带表面镀锌复铝合金材料的生产工艺。
背景技术
随着科学技术的不断提高，市场对材料的性能有了更高的要求，既要有两种/多种材料的优越特性又需要合理的材料成本。
铜铝作为有色金属领域最具有代表性的两种材料，其各自的加工制造领域已经非常成熟，铜铝作为导电、导热、防腐性极好的材料，但它们在热处理退火温度差异大，分子间亲和性、形成合金层的难度大，为取用两者材料的优点，开始研发铜铝金属层状复合材料，且部分应用市场。
目前制备铜铝层状复合材料的生产工艺通常采用热复合轧制工艺、铸轧式固液复合方式，以上两种生产工艺有一定局限性，首先热复合轧制工艺在生产过程中铜带材加热后表面容易氧化，而氧化层对铜铝界面影响非常大，其界面合金层容易破碎，结合强度非常低，在后续材料加工中出现分层现象；铸轧固液复合也因铝液固化时表层存在氧化层界面，其次工艺生产能耗较高，且此工艺因铸轧铝工艺、设备因素只适合生产铜铝厚度比偏差较大，即铜层比例在15%以内，无法满足现有市场电子、电气、通讯行业的需求，其次两者工艺生产铜铝在热处理时因铜铝合金相温度偏低，无法恢复得到高力学性能的材料，再次因铜面在高温下氧化导致复合后得到的带材导电率急剧下降。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种铜带表面镀锌复铝合金材料的生产工艺，获得高复合牢度、高导电性及铜铝比例可大范围调整，解决层状界面氧化造成的复合强度低、导电率低的问题，适应后序深加工的各种力学性能要求。本发明采用的技术方案是：
一种铜带表面镀锌复铝合金材料的生产工艺，其中，包括以下步骤：
（1）铜带脱脂表面处理：将铜带材放入脱脂剂溶液中进行表面处理，脱脂处理后用清水冲洗；
（2）铜带材脱脂表面除锈处理：将经过步骤（1）处理后的铜带材放入酸洗槽酸洗，酸洗后的铜带材用清水冲洗；
（3）铜带材表面电镀锌：将经过步骤（2）处理后的铜带材通过电镀槽，并将锌条浸入电镀槽进行电镀，得到镀锌铜带材；
（4）铝带材表面处理：将铝带材在打磨机组上采用钢丝刷毛化表面；
（5）铜铝热复合：将镀锌铜带材和铝带材上至复合轧机中、上层进行轧制，穿带通过加热炉体，送至轧机卷取机进行热复合，控制铝带材加热温度为350-450℃，控制镀锌铜带材加热温度为200-320℃，热复合后得到铜铝卷带材；
（6）热处理：将经过步骤（2）处理后的铜铝卷带材通过退火炉进行热处理，得到铜带表面镀锌复铝合金材料。
优选的是，所述的铜带表面镀锌复铝合金材料的生产工艺，其中，所述步骤（1）的脱脂剂型号为DC-06，脱脂剂温度为60～80°，脱脂剂浓度为10%～15%。
优选的是，所述的铜带表面镀锌复铝合金材料的生产工艺，其中，所述步骤（1）铜带材厚度为0.2～1.5mm，带材宽度为300～800mm。
优选的是，所述的铜带表面镀锌复铝合金材料的生产工艺，其中，所述步骤（2）酸洗时所用的酸洗液为稀硫酸，浓度20～50 g/l，温度为20～40°
优选的是，所述的铜带表面镀锌复铝合金材料的生产工艺，其中，所述步骤（3）电镀槽形状为U型，槽体深度为2～4m，电镀槽采用4组电镀模式。
优选的是，所述的铜带表面镀锌复铝合金材料的生产工艺，其中，所述步骤（3）电镀时的电镀液为氢氧化钠溶液，氢氧化钠溶液浓度为80-150g/L，电镀液电流密度为2～10安培，控制电镀液温度为30～60℃，电镀速度为20～50m/min，镀锌铜带材的镀层厚度为0.002～0.010mm。
优选的是，所述的铜带表面镀锌复铝合金材料的生产工艺，其中，所述步骤（4）铝带材厚度为0.1～4.0mm，宽度为300～800mm。
优选的是，所述的铜带表面镀锌复铝合金材料的生产工艺，其中，所述步骤（5）轧制变形率＞15%，轧辊预热温度＞80℃，轧制润滑油采用铝板带高闪点油。
优选的是，所述的铜带表面镀锌复铝合金材料的生产工艺，其中，所述步骤（6）退火炉内通入保护气体，所述保护气体为氮气和氢气，所述氮气和氢气的体积比为70%～80%:20%～30%。
优选的是，所述的铜带表面镀锌复铝合金材料的生产工艺，其中，所述步骤（6）热处理具体为：在220～300℃保温1～3h，然后在380～420℃保温3～5h。
本发明的优点在于：本发明铜带表面镀锌复铝合金材料的生产工艺，制造工艺简单，原料材来源广泛，改善铜铝复合界面氧化性，提高铜铝复合强度和铜铝导电率，改善铜铝复合比例局限性，经检测剥离强度大于为20N/mm2，折弯断裂无分层现象，铜铝导电率达到80%IACS--92% IACS，接近纯铜导电率。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
铜卷带材：采用紫铜T2（即C1100), 铜带材厚度0.2-1.5mm，带材宽度300-800mm,其化学成分为：(Cu+Ag≥99.95%,P≤0.001%,Bi≤0.001%,Fe≤0.005%,Ni≤0.002%,Pb≤0.003%)导电率大于97%IACS；
锌条：采用锌锭压铸成型，其化学成分：（Zn≥99.995%,Pb≤0.003%,Fe≤0.001%,Cu≤0.001,杂质总和≤0.005%)
铝带材：采用纯铝1系、铝锰合金3系、铝镁合金5系铝卷带材厚度0.1-4.0mm，宽度为300-800mm；
一种铜带表面镀锌复铝合金材料的生产工艺方法，包括以下步骤：
铜卷带选用紫铜T2卷，其宽度为500㎜，厚度为0.5㎜；铜卷带原料硬度HV56；铝卷选用纯铝1050卷，其宽度为505mm，厚度为3.0mm，铝卷硬度HV25.
（1）、铜带脱脂表面处理：
将紫铜T2卷，规格0.5*500mm在脱脂线进行清洗处理，脱脂剂采用铜带脱脂剂型号DC-06，脱脂剂温度65度，脱脂剂浓度12%，脱脂后带材表面用清水冲洗，表面无油污、无脱脂剂残留，脱脂机组速度25m/min，卷取张力为1.2kg/mm2；
（2）、铜带材脱脂表面除锈处理：
将已脱脂后铜带材通过酸洗槽，酸洗液为稀硫酸，浓度20g/l，温度为20°，酸洗后带材表面用清水冲洗，表面无酸残留；
(3)、铜带材表面电镀锌：
a、将已脱脂后铜带材通过电镀槽，槽体成U型，槽体深度3m，电镀槽采用4组电镀模式镀单面（即复合面），镀液采用碱性氢氧化钠90g/L,用100*200mm锌条浸入电镀槽，电镀液电流密度20安培，电镀液温度控制45℃，电镀速度30m/min,经电镀后测试镀锌层厚度为0.06mm；
b、将已电镀锌铜带材通过软熔槽体，软熔段长度为5m，软熔温度192℃，软熔后电镀锌表面光亮、细致，镀层面表面粗糙度为Ra0.3um；
（4）、铝带材表面处理：
将已采购回纯铝带材牌号1050，规格3.0*505mm，在打磨机组上采用钢丝刷毛化表面，钢丝材质使用304不锈钢，钢丝直径￠0.2mm，机组速度为30m/min，经钢丝毛化后铝表面无氧化物，板面毛化均匀，卷取张力为0.5kg/mm2，卷取时层间加垫双胶纸，避免未毛化面擦划伤；
（5）、铜铝热复合：
将已电镀锌铜带材0.5*500mm及表面处理后铝带材3.0*505mm上至复合轧机中、上层，穿带通过加热炉体，送至轧机卷取机；上层铝带材加热温度控制380℃，镀锌铜带材加热温度控制220℃，轧辊预热时间为3小时，轧辊温度为85℃，轧制出口厚度为2.5*505mm，变形率为28.5%，轧制润滑油采用铝板带高闪点100#油，铝卷开卷张力为0.2kg/mm2，复合卷取张力0.8kg/mm2，为镀锌铜卷开卷张力为1.0kg/mm2，轧机机组速度为3m/min；
（6）热处理：
将已复合好的铜铝复合卷打包后进行扩散退火处理，采用钟罩式退火炉，炉内保护气体采用普通氨分解气体（N2:H2）75%：25%，炉内抽真空要求小于-0.05MPa，第一阶段退火温度设定为230℃，保温2小时后升温至390℃保温4小时，料温降至70℃时出炉；经检测剥离强度为25.2N/mm2,折弯断裂无分层现象，铜铝导电率达到82.92%IACS, 铜表面未镀锌复合铝样板的导电率为67.40%IACS，对比未镀锌铜铝复合导电率提升15.52%IACS；
（7）后加工处理：
a、卷状交货为内圈采用纸芯套筒，卷取时铜面覆透明白膜，单卷重量为3吨；
b、板材交货为将铜铝复合卷在开平板机上进行生产，每张板材铜表面覆透明白膜，板材长度为1220mm，每托张数为100张。
实施例2
一种铜带表面镀锌复铝合金材料的生产工艺方法。采用以下工艺步骤：
铜卷带选用紫铜T2卷，其宽度为795㎜，厚度为0.8㎜；铜卷带原料硬度HV60；铝卷选用铝镁合计牌号5052卷，其宽度为800mm，厚度为2.0mm，铝卷硬度HV32。
（1）、铜带脱脂表面处理：
将紫铜T2卷，规格0.8*795mm在脱脂线进行清洗处理，脱脂剂采用铜带脱脂剂型号DC-06,脱脂剂温度72度，脱脂剂浓度14%，脱脂后带材表面用清水冲洗，表面无油污、无脱脂剂残留，脱脂机组速度20米/min，卷取张力为1.2kg/mm2；
（2）、铜带材脱脂表面除锈处理：
将已脱脂后铜带材通过酸洗槽，酸洗液为稀硫酸，浓度50g/l，温度为40°，酸洗后带材表面用清水冲洗，表面无酸残留；
（3）、铜带材表面电镀锌：
a、将已脱脂后铜带材通过电镀槽，槽体成U型，槽体深度3m，电镀槽采用4组电镀模式镀单面（即复合面），镀液采用碱性氢氧化钠95g/L,用100*200mm锌条浸入电镀槽，电镀液电流密度25安培，电镀液温度控制52℃，电镀速度27m/min,经电镀后测试镀锌层厚度为0.08mm；
b、将已电镀锌铜带材通过软熔槽体，软熔段长度为5米，软熔温度200℃，软熔后电镀锌表面光亮、细致，镀层面表面粗糙度为Ra0.36um；
（4）、铝带材表面处理：
将已采购铝镁合金带材牌号5052，规格2.0*800mm，在打磨机组上采用钢丝刷毛化表面，钢丝材质使用304不锈钢，钢丝直径￠0.2mm，机组速度为20m/min，经钢丝毛化后铝表面无氧化物，板面毛化均匀，卷取张力为0.5kg/mm2,卷取时层间加垫双胶纸，避免未毛化面擦划伤；
（5）、铜铝热复合：
将已电镀锌铜带材0.8*795mm及表面处理后铝合金带材2.0*800mm上至复合轧机中、上层，穿带通过加热炉体，送至轧机卷取机；上层铝带材加热温度控制420℃，镀锌铜带材加热温度控制230℃，轧辊预热时间为4h，轧辊温度为90℃，轧制出口厚度为1.6*505mm，变形率为42.8%，轧制润滑油采用铝板带高闪点100#油，铝卷开卷张力为0.3kg/mm2，复合卷取张力0.8kg/mm2，为镀锌铜卷开卷张力为1.0kg/mm2，轧机机组速度为2.5m/min；
（6）、热处理：
将已复合好的铜铝复合卷打包后进行扩散退火处理，采用钟罩式退火炉，炉内保护气体采用普通氨分解气体（N2:H2）75%：25%，炉内抽真空要求小于-0.05MPa，第一阶段退火温度设定为290℃，保温2小时后升温至420℃保温4小时，料温降至70℃时出炉；经检测剥离强度为26.3N/mm2，折弯断裂无分层现象，铜铝导电率达到89.24%IACS，铜表面未镀锌复合铝样板的导电率为79.92%IACS，比未镀锡铜铝复合后导电率提升9.32%IACS；
（7）、后加工处理：
a、卷状交货为内圈采用纸芯套筒，卷取时铜面覆透明白膜，单卷重量为3吨；
b、板材交货为将铜铝复合卷在开平板机上进行生产，每张板材铜表面覆透明白膜，板材长度为1220mm，每托张数为100张。
本发明制造工艺简单，原料材来源广泛，能有效地解决铜铝复合界面氧化、复合强度低、导电率低及铜铝复合比例局限性等问题。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种铜带表面镀锌复铝合金材料的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
（1）铜带脱脂表面处理：将铜带材放入脱脂剂溶液中进行表面处理，脱脂处理后用清水冲洗；
（2）铜带材脱脂表面除锈处理：将经过步骤（1）处理后的铜带材放入酸洗槽酸洗，酸洗后的铜带材用清水冲洗；
（3）铜带材表面电镀锌：将经过步骤（2）处理后的铜带材通过电镀槽，并将锌条浸入电镀槽进行电镀，得到镀锌铜带材；
（4）铝带材表面处理：将铝带材在打磨机组上采用钢丝刷毛化表面；
（5）铜铝热复合：将镀锌铜带材和铝带材上至复合轧机中、上层进行轧制，穿带通过加热炉体，送至轧机卷取机进行热复合，控制铝带材加热温度为350-450℃，控制镀锌铜带材加热温度为200-320℃，热复合后得到铜铝卷带材；
（6）热处理：将经过步骤（2）处理后的铜铝卷带材通过退火炉进行热处理，得到铜带表面镀锌复铝合金材料。
2.如权利要求1所述的铜带表面镀锌复铝合金材料的生产工艺，其特征在于，所述步骤（1）的脱脂剂型号为DC-06，脱脂剂温度为60～80°，脱脂剂浓度为10%～15%。
3.如权利要求1所述的铜带表面镀锌复铝合金材料的生产工艺，其特征在于，所述步骤（1）铜带材厚度为0.2～1.5mm，带材宽度为300～800mm。
4.如权利要求1所述的铜带表面镀锌复铝合金材料的生产工艺，其特征在于，所述步骤（2）酸洗时所用的酸洗液为稀硫酸，浓度20～50 g/l，温度为20～40°。
5.如权利要求1所述的铜带表面镀锌复铝合金材料的生产工艺，其特征在于，所述步骤（3）电镀槽形状为U型，槽体深度为2～4m，电镀槽采用4组电镀模式。
6.如权利要求1所述的铜带表面镀锌复铝合金材料的生产工艺，其特征在于，所述步骤（3）电镀时的电镀液为氢氧化钠溶液，氢氧化钠溶液浓度为80-150g/L，电镀液电流密度为2～10安培，控制电镀液温度为30～60℃，电镀速度为20～50m/min，镀锌铜带材的镀层厚度为0.002～0.010mm。
7.如权利要求1所述的铜带表面镀锌复铝合金材料的生产工艺，其特征在于，所述步骤（4）铝带材厚度为0.1～4.0mm，宽度为300～800mm。
8.如权利要求1所述的铜带表面镀锌复铝合金材料的生产工艺，其特征在于，所述步骤（5）轧制变形率＞15%，轧辊预热温度＞80℃，轧制润滑油采用铝板带高闪点油。
9.如权利要求1所述的铜带表面镀锌复铝合金材料的生产工艺，其特征在于，所述步骤（6）退火炉内通入保护气体，所述保护气体为氮气和氢气，所述氮气和氢气的体积比为70%～80%:20%～30%。
10.如权利要求1所述的铜带表面镀锌复铝合金材料的生产工艺，其特征在于，所述步骤（6）热处理具体为：在220～300℃保温1～3h，然后在380～420℃保温3～5h。
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2020
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