CN113025931A - 一种消除铜合金板带材残余应力的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种消除铜合金板带材残余应力的方法，属于铜合金板带材的加工领域。该方法包括以下步骤：对铜合金板带材进行退火处理，退火处理过程中在所述铜合金板带材厚度方向上加载50‑90％σ0.2的压力，所述σ0.2为铜合金板带材退火温度下的屈服强度。本发明提供的消除铜合金板带材残余应力的方法，主要是在退火温度场下，对材料施加一定的微压应力，使之产生弹性变形，从而更有效的消解在铜合金板带材加工过程中产生的残余应力，提高工件的质量稳定性和工艺精度。

Description

一种消除铜合金板带材残余应力的方法
技术领域
本发明属于铜合金板带材的加工领域，具体涉及一种消除铜合金板带材残余应力的方法。
背景技术
铜合金板带材料在加工过程中由于受到不均匀变形、冷作硬化等作用，会产生较高的残余应力，残余应力的存在容易造成铜合金板带材质量不稳定，对其疲劳强度、抗应力腐蚀能力、尺寸稳定性和使用寿命有着十分重要的影响。
目前主要通过对铜合金板带材进行退火处理来减小铜合金板带材成品的残余应力，但常规退火处理对铜合金板带材残余应力的消除效果不理想，在后续线切割、冲压或蚀刻等工序后仍容易产生翘曲，严重影响铜合金板带材的板型和精度，并使相应制品的使用性能和服役寿命受到影响。
发明内容
本发明的目的在于提供一种消除铜合金板带材残余应力的方法，以解决现有退火处理方法处理后的铜合金板带材的残余应力高的问题。
为实现上述目的，本发明的消除铜合金板带材残余应力的方法的技术方案是：
一种消除铜合金板带材残余应力的方法，包括以下步骤：对铜合金板带材进行退火处理，退火处理过程中在所述铜合金板带材厚度方向上加载50-90％σ0.2的压力，所述σ0.2为铜合金板带材退火温度下的屈服强度。
本发明提供的消除铜合金板带材残余应力的方法，主要是在退火温度场下，对材料施加一定的微压应力，使之产生弹性变形，从而更有效的消解在铜合金板带材加工过程中产生的残余应力，提高工件的质量稳定性和工艺精度。
为进一步优化对残余应力的消除效果，优选的，对铜合金板带材依次重复加载和卸载所述压力，重复的次数至少为1次。当然，重复次数越多，对残余残余应力的降低效果越好，例如可以为4次以上，或为6-10次，相应处理后的板带材产品可将残余应力控制在国际先进水平。
可通过压板形式对铜合金板带材施加以上压力，为使该方法实现更好的工业化连续化生产，优选的，通过设置在铜合金板带材两侧的上、下辊轮加载所述压力。
为进一步提高压力的加载和卸载效率，优选的，上、下辊轮一一对应形成辊轮组，沿铜合金板带材长度方向在铜合金板带材的两侧依次设置多个所述辊轮组，利用上、下辊轮的相对施压来加载所述压力，铜合金板带材上的相应部位走出上、下辊轮后所述压力自然卸载。
在保证对残余应力去除效果的基础上，为进一步提高压力的加载和卸载均匀性，优选的，所述辊轮组的数量为3个以上，铜合金板带材的行进速度不大于6m/min。
以Cu-Cr-X(X为Cr、Fe、Si、Ni；组成为：Cr 0.03-0.06％，X 0.05-0.08％，余量为Cu)为例，为进一步优化退火处理效果，发挥温度场和微压应力场的耦合效果，优选的退火处理的温度为370-450℃，退火处理的时间为4h。
附图说明
图1为本发明实施例1的消除铜合金板带材残余应力的方法所使用的热处理系统的结构示意图；
图中，1-放卷装置，2-热处理炉，3-收卷装置，4-控制面板，5-进气口，6-出气口，7-炉门，8-上辊轮，9-下辊轮，10-支撑台。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的实施方式作进一步说明。
以下实施例中，利用图1所示的热处理系统来对铜合金板带材进行退火处理，图1中，铜合金板带材沿由左到右方向行进，铜合金板带材由放卷装置1释放，通过热处理炉2后，由收卷装置3进行铜合金板带材的收卷。
热处理炉2包括炉体，炉体上设置有控制面板4，进气口5，出气口6和炉门7；进气口5用于通入保护气体，以避免合金板带在退火处理时被氧化，出气口6用于排出炉内气体。炉体内沿铜合金板带材行进方向设置有8个辊轮组，每个辊轮组包括上、下相对设置的上辊轮8、下辊轮9。铜合金板带材依次通过各辊轮组的上、下辊轮之间形成的辊缝行进。上辊轮8可相对下辊轮9上下移动，以调节对铜合金板带材的施压大小。为方便放卷及收卷，放卷装置1及热处理炉2设置在支撑台10上。
本发明的消除铜合金板带材残余应力的方法的具体实施例如下：
实施例1
待处理铜合金板带材为引线框架用铜合金Cu-Cr-X(X为Cr、Fe、Si、Ni)，其百分含量组成为：Cr 0.04％，Fe 0.03％，Si 0.02％，Ni 0.02％，余量为Cu。待处理的Cu-Cr-X铜合金板带材的尺寸大小为：宽50mm，长2200mm，厚0.1mm；其抗拉强度为532MPa，导电率为85.6％IACS，残余应力为-143Mpa(“-”代表压应力)；其370℃下的σ0.2为153MPa。
本实施例的消除铜合金板带材残余应力的方法，包括以下步骤：
待处理铜合金板带材经放卷后进入热处理炉内部，热处理炉内为氩气气氛，设定的铜合金板带材退火制度为370℃保温4h(对铜合金板带材某一部位而言，在热处理炉中的行进时间为4h)。
热处理炉内沿铜合金板带材行进方向设置八个辊轮组，每个辊轮组均包括上下相对设置的上、下辊轮，铜合金板带材沿八个辊轮组的下辊轮形成的下排辊轮排布，八个辊轮组的上辊轮形成的上排辊轮向下移动，并施加载荷到铜合金板带材的上表面，使铜合金板带材在弹性变形范围内变形。对铜合金板带材施加的压应力为92MPa。
铜合金板带材的行进速度为5m/min，退火处理过程中，共经历8次加载压应力和8次卸载压应力。退火处理后空冷至室温。
经过实施例1的方法处理后的铜合金板带材的导电率为84.7％IACS，抗拉强度为544MPa，残余应力为-31Mpa(“-”代表压应力)。而高端引线框架铜合金板带材的性能要求为：抗拉强度≥500MPa，导电率≥80％IACS，残余应力要求控制在±36Mpa(国际先进水平)以内。即利用实施例的方法，可使铜合金板带材在导电率、抗拉强度满足要求的情况下，将残余应力控制在±36Mpa以内，满足高端引线框架领域对Cu-Cr-X合金铜合金板带材的性能要求。
实施例2
本实施例的消除铜合金板带材残余应力的方法，与实施例1的待处理对象相同，待处理铜合金板带材经放卷后进入热处理炉内部，热处理炉内为氩气气氛，设定的铜合金板带材退火制度为410℃保温4h，对铜合金板带材施加的压应力为86MPa(为60％σ0.2)，铜合金板带材的行进速度为5.5m/min，退火处理过程中，共经历8次加载压应力和8次卸载压应力。退火处理后空冷至室温。
利用本实施例的方法处理后的铜合金板带材的导电率为87.2％IACS，抗拉强度为527MPa，残余应力为-27Mpa(“-”代表压应力)。
实施例3
本实施例的消除铜合金板带材残余应力的方法，与实施例1的待处理对象相同，待处理铜合金板带材经放卷后进入热处理炉内部，热处理炉内为氩气气氛，设定的铜合金板带材退火制度为450℃保温4h，对铜合金板带材施加的压应力为80MPa(为60％σ0.2)，铜合金板带材的行进速度为6m/min，退火处理过程中，共经历8次加载压应力和8次卸载压应力。退火处理后空冷至室温。
利用本实施例的方法处理后的铜合金板带材的导电率为90.3％IACS，抗拉强度为506MPa，残余应力为-31Mpa(“-”代表压应力)。
实施例4-6
本实施例的消除铜合金板带材残余应力的方法，与实施例3的区别在于，对铜合金板带材施加的压应力分别为55％σ0.2，70％σ0.2，80％σ0.2。
通过以上实施例可以看出，利用本发明的方法对铜合金板带材进行处理，可有效降低板带材自身存在的残余应力，从而进一步优化板带材的后续应用效果，提高铜合金板带材的品质。容易理解，现有铜合金板带材成品可利用实施例的方法进行处理，来进一步消除板带材残余应力。或者，在铜合金板带材的生产过程中，可利用实施例的方法进行退火处理，来获得残余应力小的板带材制品。
在本发明的消除铜合金板带材残余应力的方法的其他实施例中，退火处理过程中对板带材施加的应力可在本发明限定的范围内进行适应性调整，加载和卸载压力的次数也可根据实际情况进行调整，其均可达到相应的降低残余应力的效果。

Claims (6)

1.一种消除铜合金板带材残余应力的方法，其特征在于，包括以下步骤：对铜合金板带材进行退火处理，退火处理过程中在所述铜合金板带材厚度方向上加载50-90％σ0.2的压力，所述σ0.2为铜合金板带材退火温度下的屈服强度。
2.如权利要求1所述的消除铜合金板带材残余应力的方法，其特征在于，对铜合金板带材依次重复加载和卸载所述压力，重复的次数至少为1次。
3.如权利要求1或2所述的消除铜合金板带材残余应力的方法，其特征在于，通过设置在铜合金板带材两侧的上、下辊轮加载所述压力。
4.如权利要求3所述的消除铜合金板带材残余应力的方法，其特征在于，上、下辊轮一一对应形成辊轮组，沿铜合金板带材长度方向在铜合金板带材的两侧依次设置多个所述辊轮组，利用上、下辊轮的相对施压来加载所述压力，铜合金板带材上的相应部位走出上、下辊轮后所述压力自然卸载。
5.如权利要求4所述的消除铜合金板带材残余应力的方法，其特征在于，所述辊轮组的数量为3个以上，铜合金板带材的行进速度不大于6m/min。
6.如权利要求1或2所述的消除铜合金板带材残余应力的方法，其特征在于，退火处理的温度为370-450℃，退火处理的时间为4h。
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