CN113249666A - 一种降低Cu-Ni-Si合金热收缩率的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及新材料,属于有色金属加工行业,具体为一种降低Cu‑Ni‑Si合金热收缩率的制备方法,该方法降低铜镍硅合金热收缩率,以满足高角度引线框架、图像影像电子元器件用材料的需求。一种降低Cu‑Ni‑Si合金热收缩率的制备方法,工艺步骤为:半连续铸造铸锭→铸锭加热→热轧→固溶处理1→铣面→冷轧1→切边→时效退火1→清洗→冷轧2→固溶退火2→冷轧3→时效退火3→清洗→冷轧4→清洗→拉矫→分切。本发明采用在传统工艺基础上进行了技术处理,在保证材料高强度、高弹性、中等导电性、低应力松弛等性能的前提下,采用不同的固溶+时效热处理工艺+冷压延+精整处理工艺,控制回复再结晶的密度变化,降低产品热收缩率。
Description
技术领域
本发明涉及新材料,属于有色金属加工行业,具体为一种降低Cu-Ni-Si合金热收缩率的制备方法,该方法降低铜镍硅合金热收缩率,以满足高角度引线框架、图像影像电子元器件用材料的需求。
背景技术
Cu-Ni-Si系合金具有高强度、高弹性、中等导电率、优良的耐高温和抗蠕变性能、冲击不产生火花(灭弧功能)等,是电连接器升级换代的首选产品,广泛应用于高角度引线框架材料、图像影像电子元器件等电子行业。Cu-Ni-Si合金作为电子元器件材料在工作过程中会产生热量,有时需在较高温度下工作,要求材料具有较高的热稳定性,从而保证电子元器件工作的稳定性、可靠性,这就要求材料热收缩率小,大都用户要求该产品热收缩率≤0.011%,满足后续使用要求。
该铜合金带材具有如下成分组成:
Ni:2.2~4.2%;Si:0.25~1.2%;Mg:0.05~0.30%;Fe:≤0.2%;Zn:≤1.0%;Mn:≤0.10%;Pb:≤0.03%,其余部分为铜及不可避免的杂质。
目前铜镍硅合金带材一般采用的生产工艺是:
半连续铸造铸锭→铸锭加热→热轧→固溶处理→铣面→冷轧→切边→退火→清洗→冷轧→退火→清洗→冷轧→退火→清洗→冷轧→清洗→拉矫→分切。
该生产工艺生产的产品主要存在以下不足:产品强度偏低,大多抗拉强度在608MPa~635MPa范围内;硬度偏低,大多HV值在180~190范围内;进行热收缩率检测,有80%以上的材料热收缩率高于0.011%,不能满足高角度引线框架、图像影像电子元器件材料要求。(该类产品性能要求为抗拉强度Rm 608MPa~725MPa;伸长率A11.3≥6.0%;HV值在180~220范围内;热收缩率≤0.011%)。
注:热收缩率检测方法:取样长度150mm~300mm,在500℃±10℃保温1分钟后的长度减去原样长度的值与原样长度的比值乘100%。
发明内容
本发明要解决的技术问题是降低铜镍硅合金带材的热收缩率,为满足下游用户对高角度引线框架、图像影像电子元器件所需材料的要求,提供一种降低Cu-Ni-Si合金热收缩率的制备方法。
为解决以上技术问题,本发明采用在传统工艺基础上进行了技术处理,在保证材料高强度、高弹性、中等导电性、低应力松弛等性能的前提下,采用不同的固溶+时效热处理工艺+冷压延+精整处理工艺,控制回复再结晶的密度变化,降低产品热收缩率,具体方法如下:
半连续铸造铸锭→铸锭加热→热轧→固溶处理(1)→铣面→冷轧(1)→切边→时效退火(1)→清洗→冷轧(2)→固溶退火(2)→冷轧(3)→时效退火(3)→清洗→冷轧(4)→清洗→拉矫→分切。
1、固溶处理(1):固溶温度范围700~800℃,冷却强度>20℃/s。本次固溶处理,是在热轧后进行,主要是为了获得适宜的晶粒度,以保证合金高温抗蠕变性能。在此固溶条件下合金元素已经基本溶人铜基体中,固溶体几乎已达到了饱和状态,合金内部晶粒形核与长大的过程加剧,随着固溶度的增加,合金元素充分的溶解在基体中,溶解在铜中的固溶原子使原来的晶格发生畸变,产生能量,增大了对电子的散射能力,电导率较铸态略有降低,产品密度较铸态时有所增大。
2、时效退火:温度范围400~550℃,保温时间5~8小时。Cu-Ni-Si合金属于时效强化型合金,其良好的综合性能需要经适当的加工和时效强化处理才能达到,因为经过一定量的冷变形后,晶体内存在大量的位错和空位等缺陷,这些缺陷的引入可促进时效析出物的形核和提高溶质原子的扩散速度,降低了产品密度,通过时效退火处理,消除合金内应力,稳定合金组织,改善产品性能,导电率比固溶态时有较大的提升,提高产品密度。
3、固溶退火:退火温度范围700~800℃,固溶退火时间40-50s,冷却强度>20℃/s。本次固溶处理,主要是为了将析出相逐步溶解,获得过饱和固溶体,改善合金的塑性和韧性,因为材料在高温条件下,晶体内部发生回复和再结晶过程,合金元素溶入基体中所增加的强度大于合金发生回复再结晶所降低的强度,随着温度的升高,合金内部晶粒形核与长大的过程加剧,产品密度增加。
4、冷轧(1)、冷轧(2)、冷轧(3)、冷轧(4)加工率范围20-85%。冷轧(1)、冷轧(2)、冷轧(3)主要是充分发挥合金塑性,采用尽可能大的总加工率,减少中间退火次数,随着冷轧加工率的提高,晶体内存在大量的位错和空位等缺陷,产品密度降低,需采用合理的热处理工艺,保证产品密度的稳定。冷轧(4)为成品冷轧,采用合理的加工率,保证产品厚度尺寸稳定、产品性能均匀,同时保证产品密度变化小,以降低产品热收缩率。
按照工艺步骤生产的带材产品强韧性好,产品硬度、抗拉强度、延伸率达到要求,热收缩率满足技术要求。
本发明产生的效果是:HV 195~220,Rm 650~725MPa,屈服强度Rp0.2≥630MPa,A11.3≥6.0%,带材热收缩率≤0.011%。
具体实施方式
实施例1
(1)铸锭热轧后,固溶处理温度730℃,冷却强度30℃/s;铣面:单面铣面厚度0.7mm;经本次固溶后,产品HV 136,导电率22.3%IACS,晶粒度0.008mm。
(2)冷轧(1)加工率82.8%,轧至2.5mm,采用钟罩式退火炉进行时效退火,设定温度530℃,保温时间8h;经本次时效退火后,产品抗拉强度460MPa,伸长率25.5%,HV 140,导电率50.5%IACS,晶粒度0.005mm。
(3)冷轧(2)加工率为76%,轧至0.6mm,采用气垫式退火炉展开式退火固溶,退火温度760℃,退火时间45s,冷却强度25℃/s;经本次固溶退火后,产品抗拉强度398MPa,伸长率32.5%,HV 110,导电率29.7%IACS,晶粒度0.015mm。
(4)冷轧(3)加工率为61.7%,轧至0.23mm,采用钟罩炉时效退火,退火温度420℃,保温6-8h;经本次时效退火后,产品抗拉强度620MPa,伸长率17.5%,HV 175,导电率55.5%IACS,晶粒度0.005mm。
(5)冷轧(4)加工率为44.8%,轧至0.127mm。
采用实施例1生产的带材HV:190,Rm:718MPa,Rp0.2:680MPa,A11.3 :7.0% ,热收缩率:0.009%,满足技术标准。
实施例2
(1)铸锭热轧后,固溶处理温度750℃,冷却强度30℃/s;铣面:单面铣面厚度1.0mm;经本次固溶后,产品HV 115,导电率19.7%IACS,晶粒度0.010mm。
(2)冷轧(1)加工率为85%,轧至2.0mm,采用钟罩式加热炉进行热处理,设定温度530℃,保温时间7.5h;经本次时效退火后,产品抗拉强度480MPa,伸长率27.3%,HV 138,导电率54.5%IACS,晶粒度0.008mm。
(3)冷轧(2)加工率为75%,轧至0.5mm,采用气垫炉退火固溶,固溶温度760℃,固溶时间45s,冷却强度25℃/s;经本次固溶退火后,产品抗拉强度390MPa,伸长率33.5%,HV108,导电率27.5%IACS,晶粒度0.015mm。
(4)冷轧(3)加工率为62%,轧至0.19mm,采用钟罩式退火炉退火,退火温度420℃,保温6-8h;经本次时效退火后,产品抗拉强度610MPa,伸长率17.5%,HV 170,导电率54.5%IACS,晶粒度0.005mm。
(5)冷轧(4)加工率为33.2%,轧至0.127mm。
采用实施例2生产的带材HV:205,Rm:710MPa,Rp0.2:692MPa,A11.3:7.5% ,热收缩率:0.006%,满足技术要求。
实施例3
(1)铸锭热轧后,固溶处理温度700℃,冷却强度25℃/s;铣面:单面铣面厚度0.7mm。
(2)冷轧(1)加工率85%,采用钟罩式退火炉进行时效退火,设定温度550℃,保温时间6h。
(3)冷轧(2)加工率为78%,采用气垫式退火炉展开式退火固溶,退火温度800℃,退火时间40s,冷却强度30℃/s。
(4)冷轧(3)加工率为63.7%,采用钟罩炉时效退火,退火温度400℃,保温6-8h。
(5)冷轧(4)加工率为43.8%。
实施例4
(1)铸锭热轧后,固溶处理温度800℃,冷却强度32℃/s;铣面:单面铣面厚度0.7mm。
(2)冷轧(1)加工率83%,采用钟罩式退火炉进行时效退火,设定温度500℃,保温时间8h。
(3)冷轧(2)加工率为72%,采用气垫式退火炉展开式退火固溶,退火温度700℃,退火时间50s,冷却强度32℃/s。
(4)冷轧(3)加工率为64%,采用钟罩炉时效退火,退火温度420℃,保温6-8h。
(5)冷轧(4)加工率为42 %。
Claims (2)
1.一种降低Cu-Ni-Si合金热收缩率的制备方法,其特征在于:工艺步骤为:
半连续铸造铸锭→铸锭加热→热轧→固溶处理1→铣面→冷轧1→切边→时效退火1→清洗→冷轧2→固溶退火2→冷轧3→时效退火3→清洗→冷轧4→清洗→拉矫→分切;
a. 固溶处理:固溶处理温度范围700~800℃,冷却强度>20℃/s;
b. 时效退火:温度范围400~550℃,保温时间5-8小时;
c. 固溶退火:固溶温度范围700~800℃,固溶时间40~50s,冷却强度>20℃/s;
d. 冷轧1、冷轧2、冷轧3、冷轧4加工率范围20-85%。
2.根据权利要求1所述的一种降低Cu-Ni-Si合金热收缩率的制备方法,其特征在于:采用钟罩式退火炉进行时效退火,采用气垫炉固溶退火。
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
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