CN113699401A - 一种高强高折弯铜镍硅合金带的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及金属材料领域，具体为一种高强高折弯铜镍硅合金带的制备方法。所述方法包括熔铸、在线固溶、铣面、冷轧和时效步骤、清洗步骤、拉矫和分切。本发明利用了金属固溶强化、沉淀强化，形变强化、多级时效的协同作用原理和复合强化技术，提高时效组织的均匀性和力学性能。确保固溶效果，实现了产品高的抗拉强度、规定塑性延伸强度、断后伸长率、导电率等性能的良好匹配。本发明的产品材料成分均匀，强度高，导电和折弯性能好、可完全满足高端电子、通讯、新能源汽车、军用等的连接器和框架等产品使用要求，也可广泛使用于用铜及铜合金板带箔的生产。

Description

一种高强高折弯铜镍硅合金带的制备方法
技术领域
本发明涉及金属材料领域，具体为一种高强高折弯铜镍硅合金带的制备方法。
背景技术
随着5G通讯、工业智能化、大数据和新能源汽车高速发展，高端铜合金的市场需求明显扩大，而目前高端铜合金技术水平和产品质量无法达到要求；具体而言，高端铜镍硅铜带生产存在的主要问题是：1.产品性能一致性差；2.折弯性能差；3.板型质量不稳定；同时其产量也无法满足与日俱增的需求。
发明内容
本发明为解决目前生产高端铜镍硅铜带存在的主要问题是产品性能一致性差和折弯性能差等问题，提供了一种高强高折弯铜镍硅合金带的制备方法。
本发明是采用如下技术方案实现的：一种高强高折弯铜镍硅合金带的制备方法，包括以下步骤：
1.熔铸步骤
1.1配料熔炼：按照质量比例份数添加2.3~4.5%镍，余量为标准电解铜进行配料，用中频感应炉将阴极铜和镍加热到1200-1290℃进行熔炼，熔炼完成后在熔体表面覆盖100mm厚的木炭后升温到1260~1290℃，添加占配料总质量0.3-0.8%硅，保温30min，添加占配料总质量0.01-0.03%的稀土合金，然后添加占配料总质量0.1-0.3%铜镁合金，充分搅拌得到合金铜水；
1.2 铸造：将铜水引入整体结晶器，在铸造井中进行半连续铸造，使用0.2-0.3MPa循环水冷却，铸造速度3.0~5.0m/h，得到规定尺寸的合金铸锭；
2.在线固溶
将上述铸锭放入连续加热炉采用温度850℃~960℃加热，然后使用两辊可逆轧机分7-11道次进行热轧，初轧温度820℃~950℃，终轧温度600~790℃，最后一道次后迅速对材料在线水冷固溶，得到固溶坯料；
3.铣面
将上述固溶坯料在双面铣设备上进行上、下铣削厚度均为0.3~1mm的铣面以去除坯料表面的氧化和表面缺陷，打卷后得到15-20*300-650mm的卷材；
4.冷轧和时效步骤
4.1一次冷轧和时效
使用四辊可逆粗轧机冷轧，采用总加工率85％~90％冷轧，2%-5%浓度的乳化液，轧制成半成品，使用钟罩式退火炉将半成品带材在400~500℃进行时效得到半成品；
4.2第二次冷轧和时效
将上述半成品采用冷轧总加工率50％~70％，使用四辊可逆轧机轧制成带材，使用连续退火炉对成品硬态带材在温度810-910℃，退火速度2.4m/min~26m/min进行热处理后得到半成品带材；
4.3成轧和时效
将上述半成品使用多辊精轧机轧制，冷轧总加工率10％~50％，粗糙度0.10~0.20μm冷轧工作辊，得到厚度0.1-1.0mm宽度300-600mm的带箔材，使用钟罩退火炉对带箔材在温度380-460℃，保温2.5-5小时，进行时效热处理后得到成品带箔材；
5.清洗步骤
将上述成品带箔材使用清洗线清洗和表面处理，机列速度30~60m/min，得到表面条纹均匀，色泽一致的成品带材；
6.拉矫和分切
将成品带材在21-25辊拉弯矫直机拉弯矫直，平整度达到波高/波幅小于0.7%，翘曲度小于40mm/m，侧弯度1mm/m的带材；分切为用户要求宽度和卷重的卷材。
本发明通过熔体保护、改进合金元素添加时机和方法，保证了化学成分的均匀性；通过专用结晶器对浇注速度、冷却强度等特定红锭铸造生产工艺的控制，获得了内部组织致密、表面质量优良的高品质铸锭。
本发明利用了金属固溶强化、沉淀强化，形变强化、多级时效的协同作用原理和复合强化技术，提高时效组织的均匀性和力学性能。确保固溶效果，实现了产品高的抗拉强度、规定塑性延伸强度、断后伸长率、导电率等性能的良好匹配。
本发明应用形变热处理工艺原理（步骤4），采用大加工率和快速冷却控制技术，改善产品加工性能，提高了产品弯曲性能及综合力学性能。
本发明的产品材料成分均匀，强度高，导电和折弯性能好、可完全满足高端电子、通讯、新能源汽车、军用等的连接器和框架等产品使用要求，也可广泛使用于用铜及铜合金板带箔的生产。
具体实施方式
本发明采用的制备方法包括以下步骤：
1.熔铸
1.1配料熔炼：按照质量比例份数添加2.3~4.5%镍，余量为标准电解铜进行配料，用中频感应炉将阴极铜和镍加热到1200-1290℃（可选择1200℃、1230℃、1270℃、1250℃、1290℃）进行熔炼，熔炼完成后在熔体表面覆盖100mm厚的木炭后升温到1260~1290℃，添加占配料总质量0.3-0.8%硅，保温30min，添加占配料总质量0.01-0.03%的稀土合金，然后添加占配料总质量0.1-0.3%的铜镁合金，充分搅拌得到如表1成分范围的合金铜水；
Figure 135296DEST_PATH_IMAGE001
1.2 铸造：将铜水引入整体结晶器，在铸造井中进行半连续铸造，使用0.2-0.3MPa循环水冷却，铸造速度3.0~5.0m/h，得到150-200*300-600*5000-10000的合金铸锭；
2.在线固溶
将上述铸锭放入连续加热炉采用温度850℃~960℃（可选择850℃、870℃、910℃、890℃、930℃、960℃、950℃）加热，然后使用两辊可逆轧机分7-11道次进行热轧，初轧温度820℃~950℃（可选择820℃、840℃、860℃、950℃、910℃、950℃），终轧温度600~790℃（600℃、650℃、700℃、790℃、750℃），最后一道次后迅速对材料在线水冷固溶，得到固溶坯料；
3.铣面
将上述固溶坯料在双面铣设备上进行上、下铣削厚度均为0.3~1mm的铣面以去除坯料表面的氧化和表面缺陷，打卷后得到15-20*300-650mm的卷材；
4.冷轧和时效步骤
4.1一次冷轧和时效
使用四辊可逆粗轧机冷轧，采用总加工率85％~90％冷轧，2%-5%浓度的乳化液，轧制成半成品，使用钟罩式退火炉将半成品带材在400~500℃（可选择440℃、400℃、460℃、480℃、500℃）进行时效得到半成品；
4.2第二次冷轧和时效
将上述半成品采用冷轧总加工率50％~70％，使用四辊可逆轧机轧制成带材，使用连续退火炉对成品硬态带材在温度810-910℃，退火速度2.4m/min~26m/min进行热处理后得到半成品带材；
4.3成轧和时效
将上述半成品使用多辊精轧机轧制，冷轧总加工率0％~50％，粗糙度0.10~0.20μm冷轧工作辊，得到厚度0.1-1.0mm宽度300-600mm的带箔材，使用钟罩退火炉对带箔材在温度380-460℃，保温2.5-5小时，进行时效热处理后得到成品带箔材；产品加工率和性能如表2：
Figure 746406DEST_PATH_IMAGE002
5.清洗步骤
将上述成品带箔材使用清洗线清洗和表面处理，机列速度30~60m/min，得到表面光亮，色泽均匀一致的成品带材；
6.拉矫和分切
将产品在21-25辊拉弯矫直机拉弯矫直，平整度达到波高/波幅小于0.7%，翘曲度小于40mm/m，侧弯度1mm/m的带材；分切为用户要求宽度和卷重的卷材。

Claims (4)

1.一种高强高折弯铜镍硅合金带的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1.熔铸步骤
1.1配料熔炼：按照质量比例份数添加2.3~4.5%镍，余量为标准电解铜进行配料，用中频感应炉将阴极铜和镍加热到1200-1290℃进行熔炼，熔炼完成后在熔体表面覆盖100mm厚的木炭后升温到1260~1290℃，添加占配料总质量0.3-0.8%的硅，保温30min，添加占配料总质量0.01-0.03%的稀土合金，然后添加占配料总质量0.1-0.3%的铜镁合金，充分搅拌得到合金铜水；
1.2 铸造：将铜水引入整体结晶器，在铸造井中进行半连续铸造，使用0.2-0.3MPa循环水冷却，铸造速度3.0~5.0m/h，得到规定尺寸的合金铸锭；
2.在线固溶
将上述铸锭放入连续加热炉采用温度850℃~960℃加热，然后使用两辊可逆轧机分7-11道次进行热轧，初轧温度820℃~950℃，终轧温度600~790℃，最后一道次后迅速对材料在线水冷固溶，得到固溶坯料；
3.铣面
将上述固溶坯料在双面铣设备上进行上、下铣削厚度均为0.3~1mm的铣面以去除坯料表面的氧化和表面缺陷，打卷后得到15-20*300-650mm的卷材；
4.冷轧和时效步骤
4.1一次冷轧和时效
使用四辊可逆粗轧机冷轧，采用总加工率85％~90％冷轧，2%-5%浓度的乳化液，轧制成半成品，使用钟罩式退火炉将半成品带材在400~500℃进行时效得到半成品；
4.2第二次冷轧和时效
将上述半成品采用冷轧总加工率50％~70％，使用四辊可逆轧机轧制成带材，使用连续退火炉对成品硬态带材在温度810-910℃，退火速度2.4m/min~26m/min进行热处理后得到半成品带材；
4.3成轧和时效
将上述半成品使用多辊精轧机轧制，冷轧总加工率10％~50％，粗糙度0.10~0.20μm冷轧工作辊，得到厚度0.1-1.0mm宽度300-600mm的带箔材，使用钟罩退火炉对带箔材在温度380-460℃，保温2.5-5小时，进行时效热处理后得到成品带箔材；
5.清洗步骤
将上述成品带箔材使用清洗线清洗和表面处理，机列速度30~60m/min，得到表面条纹均匀，色泽一致的成品带材；
6.拉矫和分切
将成品带材在21-25辊拉弯矫直机拉弯矫直，平整度达到波高/波幅小于0.7%，翘曲度小于40mm/m，侧弯度1mm/m的带材；分切为用户要求宽度和卷重的卷材。
2.如权利要求1所述的一种高强高折弯铜镍硅合金带的制备方法，其特征在于，4.3成轧和时效中，冷轧总加工率10％~20％。
3.如权利要求1所述的一种高强高折弯铜镍硅合金带的制备方法，其特征在于，4.3成轧和时效中，冷轧总加工率20％~30％。
4.如权利要求1所述的一种高强高折弯铜镍硅合金带的制备方法，其特征在于，4.3成轧和时效中，冷轧总加工率30％~50％。
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