CN114082953B - 一种高可焊性镍铜复合带材的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高可焊性镍铜复合带材的制备方法，包括以下步骤：S1.将高纯铜粉装填入镍包套中并振实，加热、抽真空，电子束封焊包套后置入热等静压机中进行烧结致密化，得到铜坯带包套；S2.将步骤S1的铜坯带包套在空气加热炉中预热，并进行多道次热轧，轧成所需厚度的板材；S3.将步骤S2的板材在氢气还原炉中还原退火；S4.将还原退火后的板材经冷轧加工成所需规格的镍铜复合带材。本发明的高可焊性镍铜复合带材的制备方法，以高纯铜粉为原料，全流程避免氧的污染，保证了镍铜带材的高导电性能。
Description
技术领域
本发明涉及属于金属复合带材加工技术领域，尤其涉及一种高可焊性镍铜复合带材的制备方法。
背景技术
5G通信、新能源汽车、电池等新兴关键领域对高精度铜薄带提出迫切需求和更高要求，内阻较小的镀镍铜带作为电池极耳的关键材料，一般采用连续电镀柔性镍获得高强度镀层，保证产品的抗冲压性，连续弯折镀层不脱落；但是镍镀层较薄，可焊接性能一般，对焊接工艺要求特别高；同时，电镀是一项高污染、高能耗的技术，与当前国家大力提倡的节能环保战略新要求严重不符。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种高可焊性镍铜复合带材的制备方法，在保证镍与铜优异结合性能的前提下，解决现有镀镍铜带表层镍较薄而焊接性能不足的问题。本发明采用的技术方案是：
一种高可焊性镍铜复合带材的制备方法，其中：包括以下步骤：
S1.将高纯铜粉装填入镍包套中并振实，加热、抽真空，电子束封焊包套后置入热等静压机中进行烧结，得到铜坯带包套；
S2.将步骤S1的铜坯带包套在空气加热炉中预热，并进行2~5道次热轧，热轧，轧成1~5 mm厚度的板材；
S3.将步骤S2的板材在氢气还原炉中还原退火；
S4.将还原退火后的板材经3~10道次冷轧加工成0.03~0.5 mm厚度的镍铜复合带材。
优选的是，所述的高可焊性镍铜复合带材的制备方法，其中：所述步骤S1加热温度为250～400℃，加热时间为2~15 h，抽真空至10-3～10-5Pa。
优选的是，所述的高可焊性镍铜复合带材的制备方法，其中：所述步骤S1烧结温度为600～900℃，压力为50～200 MPa，烧结时间为0.5～5 h。
优选的是，所述的高可焊性镍铜复合带材的制备方法，其中：所述步骤S1高纯铜粉的平均粒度为2～45 μm。
优选的是，所述的高可焊性镍铜复合带材的制备方法，其中：所述步骤S1烧结后铜坯带包套截面镍层厚度与铜坯厚度的比例为1:10～1:50。
优选的是，所述的高可焊性镍铜复合带材的制备方法，其中：所述步骤S2预热温度为500～900℃，预热时间为30~90 min。
优选的是，所述的高可焊性镍铜复合带材的制备方法，其中：所述步骤S2热轧的线速为0.1~1 m/s。
优选的是，所述的高可焊性镍铜复合带材的制备方法，其中：所述步骤S3还原温度为400～600℃，还原时间为10~60 min。
优选的是，所述的高可焊性镍铜复合带材的制备方法，其中：所述步骤S4冷轧线速为0.2~2 m/s；镍铜复合带材中镍层厚度为0.01~0.1 mm，铜层厚度为0.01~0.3 mm。
本发明的技术原理为：将高纯铜粉装填镍包套、抽真空、电子束封焊后，经热等静压烧结成致密铜坯体，再经热轧、冷轧成镍铜复合带材，包套热等静压烧结铜坯的氧含量极低，带包套进行热轧避免了空气预热氧化对内部高纯铜的污染，镍铜复合带材导电率高；热等静压过程中实现了铜与镍的互扩散，提高了二者之间的界面结合能力；镍包套不需去除，制备工艺流程短，成品率高。
本发明的优点在于：
（1）本发明的高可焊性镍铜复合带材的制备方法，以高纯铜粉为原料，全流程避免氧的污染，保证了镍铜带材的高导电性能。
（2）本发明的高可焊性镍铜复合带材的制备方法，包套热等静压后直接进行热轧、冷轧，无需去包套，缩短了工艺步骤，提高了生产效率，适合镍铜复合带材的工业化连续生产制造。
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
一种高可焊性镍铜复合带材的制备方法，其中：包括以下步骤：
S1.将平均粒径为2微米的高纯铜粉装填入镍圆柱形包套中，振实后在包套制作设备中加热至250℃，加热时间为15h，抽真空至10-5Pa，电子束封焊包套后置入热等静压机中进行烧结致密化，烧结温度为600℃，压力为50 MPa，保温保压时间为5 h，得到铜坯带包套，烧结温度为600℃，烧结时间为5h，压力为100Mpa，烧结致密化后铜坯带包套截面镍层厚度与铜坯直径的比例为1:50；
S2.将上述热等静压铜坯带包套在空气加热炉中预热，预热温度为500℃，预热时间为90min，并进行5道次热轧，轧成1mm厚度的板材；
S3.将热轧板材在氢气还原炉中还原退火，还原温度为600℃，还原时间10min；
S4.将还原退火后的板材进行3道次冷轧加工成0.2mm镍铜复合带材，轧制线速为0.2 m/s，镍层厚0.01 mm，铜层厚0.19mm。
经测试，复合带材表面焊接性能良好，带材导电率达99.2%IACS。
实施例2
S1.将平均粒径为45微米的高纯铜粉装填入镍方形包套中，振实后在包套制作设备中加热至400℃，加热时间为2h，抽真空至10-3Pa，电子束封焊包套后置入热等静压机中进行烧结致密化，烧结温度为900℃，压力为200 MPa，保温保压时间为0.5h，得到铜坯带包套，烧结致密化后铜坯带包套截面镍层厚度与铜坯厚度的比例为1:10；
S2.将上述热等静压铜坯带包套在空气加热炉中预热，预热温度为900℃，预热时间为30min，进行3道次热轧，轧成3mm厚度的板材；
S3.将热轧板材在氢气还原炉中加热还原，还原温度为600℃，还原时间为10min；
S4.将还原退火后的板材进行6道次冷轧加工成0.1mm厚度的镍铜复合带材，轧制线速为1 m/s，镍层厚0.02 mm，铜层厚0.08mm。
经测试，复合带材表面焊接性能良好，带材导电率达97.8%IACS。
实施例3
S1.将平均粒径为15微米的高纯铜粉装填入镍圆柱形包套中，振实后在包套制作设备中加热至350℃，加热时间为10h，抽真空至10-4Pa，电子束封焊包套后置入热等静压机中进行烧结致密化，烧结温度为800℃，压力为150 MPa，保温保压时间为2 h，得到铜坯带包套，烧结致密化后铜坯带包套截面镍层厚度与铜坯直径的比例为1:20；
S2，将上述铜坯带包套在空气加热炉中预热，预热温度为700℃，预热时间为60min，进行2道次热轧，轧成成3 mm厚度的板材；
S3.将热轧板材在氢气还原炉中还原退火，还原温度为500℃，退火时间为30min；
S4.将还原退火后的板材进行8道次冷轧加工成0.15 mm厚度的镍铜复合带材，轧制线速为1 m/s，镍层厚0.1 mm，铜层厚0.05 mm。
经测试，复合带材表面焊接性能良好，带材导电率达98.5%IACS。
实施例4
S1.将平均粒径为10微米的高纯铜粉装填入镍方形包套中，振实后在包套制作设备中加热至400℃，保温2 h，抽真空至10-5Pa，电子束封焊包套后置入热等静压机中进行烧结致密化，烧结温度为750℃，压力为100 MPa，保温保压时间为3h，得到铜坯带包套，烧结致密化后铜坯带包套镍层厚度与铜坯厚度的比例为1:30；
S2.将上述热等静压铜坯带包套在空气加热炉中预热，预热温度为900℃，预热时间为30min，进行5道次热轧，轧成1mm厚度的板材；
S3.将热轧板材在氢气还原炉中加热，还原温度为500℃，还原时间为20min；
S4.将还原退火后的板材进行10道次冷轧加工成0.03mm镍铜复合带材，轧制线速为2 m/s，镍层厚0.01 mm，铜层厚0.02 mm。
经测试，复合带材表面焊接性能良好，带材导电率达98.3%IACS。
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 (6)
1.一种高可焊性镍铜复合带材的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1.将高纯铜粉装填入镍包套中并振实，加热、抽真空，电子束封焊包套后置入热等静压机中进行烧结，得到铜坯带包套；
S2.将步骤S1的铜坯带包套在空气加热炉中预热，并进行2~5道次热轧，轧成1~5 mm厚度的板材；
S3.将步骤S2的板材在氢气还原炉中还原退火；
S4.将还原退火后的板材经3~10道次冷轧加工成0.03~0.5 mm厚度的镍铜复合带材；
步骤S1热等静压过程中实现了铜与镍的互扩散，烧结后铜坯带包套截面镍层厚度与铜坯厚度的比例为1:10～1:50；
所述步骤S1加热温度为250～400℃，加热时间为2~15 h，抽真空至10-3～10-5 Pa；
所述步骤S1烧结温度为600～900℃，压力为50～200 MPa，烧结时间为0.5～5 h。
2.根据权利要求1所述的高可焊性镍铜复合带材的制备方法，其特征在于：所述步骤S1高纯铜粉的平均粒度为2～45 μm。
3.根据权利要求1所述的高可焊性镍铜复合带材的制备方法，其特征在于：所述步骤S2预热温度为500～900℃，预热时间为30~90 min。
4.根据权利要求1所述的高可焊性镍铜复合带材的制备方法，其特征在于：所述步骤S2热轧的线速为0.1~1 m/s。
5.根据权利要求1所述的高可焊性镍铜复合带材的制备方法，其特征在于：所述步骤S3还原温度为400～600℃，还原时间为10~60 min。
6.根据权利要求1所述的高可焊性镍铜复合带材的制备方法，其特征在于：所述步骤S4冷轧线速为0.2~2 m/s；镍铜复合带材中镍层厚度为0.01~0.1 mm，铜层厚度为0.01~0.3mm。
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