CN1928145A - 一种制备Cu-Cr-Zr合金板带的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种制备Cu-Cr-Zr合金板带的方法,其工艺:①将合金锭进行铣面,在具有保护气体的电阻炉中进行均火处理;②进行热轧处理,热变形的总变形量为15~80%,终轧温度在600℃以上;③在具有气体保护的电阻炉中进行固熔处理,固熔之后进行淬火处理;④进行冷变形;⑤在具有气体保护的电阻炉中进行时效处理;⑥对合金板带进行微量变形处理,变形量为1~50%,变形速度为15~25转/分钟。该产品的抗拉强度大于570MPa、电导率大于80%IACS、延伸率大于7%、硬度大于175HV,完全满足大规模集成电路所需引线框架材料的要求,实现了大规模生产,生产成本低,经济效益显著。
Description
技术领域
本发明涉及一种制备Cu-Cr-Zr合金板带的方法,属于有色金属加工技术领域。
背景技术
当前,Cu-Cr-Zr合金材料的生产以棒材为主,其工艺为:先将电解铜与其它合金按比例配好,在真空度小于10-3Pa以下开始加热熔炼,熔炼结束之后直接在真空炉内浇铸,合金铸锭经挤压成棒材或锻造出各种产品坯,然后进行热处理和精加工;这种方法生产的Cu-Cr-Zr合金主要用于电气化列车架空导线、电气工程开关触桥和连铸结晶器等。
对于大规模集成电路需求的Cu-Cr-Zr合金板带,仅仅采用快速凝固法进行实验性探索,制备出带条状材料和薄片材料;但是,要规模化制备Cu-Cr-Zr合金板带还有很多问题尚待解决。
快速凝固制备Cu-Cr-Zr合金的方法存在以下问题:①快速凝固通过固熔度扩展和晶粒细化来提高合金强度,固熔度的扩展必然导致合金电阻率上升,导电性能下降;②快速凝固高的空位浓度和固熔度的扩展,会引起大尺寸熔质原子在空位浓度高的区域偏聚,小尺寸熔质原子在受压缩区域偏聚,研究表明,这种偏聚增加了合金的脆性;③快速凝固法制备合金板带时,形变强化效果差,因此对合金强度提高有限;④快速凝固法受限于其工艺和设备,不能进行大规模生产,限制了其产业化发展前景。
发明内容
本发明的目的就是为了解决现有技术中存在的上述问题,提供一种制备Cu-Cr-Zr合金板带的方法。
本发明的目的通过以下技术方案来实现:
一种制备Cu-Cr-Zr合金板带的方法,其特征在于包括以下工序步骤:
①均火:将铸态的合金锭进行铣面,在800~1100℃具有气体保护的电阻炉中进行均火处理5~240分钟;
②热轧:经均火处理的合金锭进行热轧处理,热变形的总变形量为15~80%,终轧温度在600℃以上;
③固熔:热变形板在具有气体保护的电阻炉中进行固熔处理,固熔温度为800~1100℃,固熔时间0.1~6小时,固熔之后进行淬火处理,淬火前板带温度在800℃以上;
④冷变形:固熔淬火板进行冷变形,冷变形的变形量为20~90%,变形速度为15~30转/分钟;
⑤时效:冷变形板带在具有气体保护的电阻炉中进行时效工艺处理;
⑥终轧:对合金板带进行微量变形处理,变形量为1~50%,变形速度为15~25转/分钟。
进一步地,上述的一种制备Cu-Cr-Zr合金板带的方法,步骤②所述的热轧处理为3~5道次,其中热轧第一道次和第二道次的变形量分别为1~15%;步骤①、步骤③和步骤⑤所述的保护气体为惰性气体氮气或者氩气。
再进一步地,上述的一种制备Cu-Cr-Zr合金板带的方法,步骤④冷变形之前进行酸洗或铣面处理;步骤⑥终轧之前也进行酸洗或铣面处理。
更进一步地,上述的一种制备Cu-Cr-Zr合金板带的方法,步骤⑤所述时效工艺为单级时效,时效温度300~600℃,时效时间1~10小时;步骤⑤所述时效工艺也可以为双级时效,先在450~600℃下时效0.1~4小时,再在温度300~450℃下时效0.1~8小时。
本发明技术方案的突出的实质性特点和显著的进步主要体现在:
(1)采用固熔、热轧、冷变形和时效等多种强化方式相结合制备Cu-Cr-Zr合金板带,显著提高了合金抗拉强度(大于570MPa)和硬度(大于175HV),并且保持了高的电导率(大于80%IACS),能够完全满足大规模集成电路所需框架材料的要求;
(2)本发明技术方案制备Cu-Cr-Zr合金板带的设备简单,操作方便,可以实现大规模生产,生产成本低,经济效益显著。
附图说明
下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明:
图1:本发明制备Cu-Cr-Zr合金的工艺流程示意图。
具体实施方式
本发明采用固熔、热轧、时效和冷变形等多种强化方法制备Cu-Cr-Zr合金板带,其具体工艺为:①均火:将铸态的合金锭进行铣面,在800~1100℃具有氮气或氩气保护的电阻炉中进行均火处理5~240分钟;②热轧:经均火处理的合金锭进行热轧处理,热轧3~5道次,其中热轧第一道次和第二道次的变形量分别为1~15%,热变形的总变形量为15~80%,终轧温度在600℃以上;③固熔:热变形板在具有氮气或氩气保护的电阻炉中进行固熔处理,固熔温度为800~1100℃,固熔时间0.1~6小时,固熔之后进行淬火处理,淬火前板带温度在800℃以上;④冷变形:固熔淬火板进行冷变形,冷变形的变形量为20~90%,变形速度为15~30转/分钟;⑤时效:冷变形板带在具有氮气或氩气保护的电阻炉中进行时效处理,时效处理可采用两种工艺:一是在温度为300~600℃下时效处理1~10小时;二是在温度450~600℃下时效0.1~4小时,再在温度300~450℃下时效0.1~8小时;⑥终轧:对合金板带进行微量变形处理,变形量为1~50%,变形速度为15~25转/分钟。
在固熔处理和时效处理中,采用工业纯氮气或氩气做保护气体,并在冷变形之前对合金板带表面进行清洗,保证合金板带在热处理过程中低合金元素的损失和表面的光滑平整,该方法在保持电导率大于80%IACS的条件下,大幅度提高了合金抗拉强度,完全能够满足大规模集成电路所用框架的需求,实现合金板带的规模化生产。
图1是本发明制备Cu-Cr-Zr合金的工艺流程示意图,下面结合图1对本发明作进一步的详细描述。
实施例1
采用Cu-Cr-Zr合金锭作为原料,其化学成分见表1。合金锭在铣床上进行铣面,然后在采用氩气作保护气体的电阻炉中进行均火处理,温度为940℃,保温2小时;之后直接从电阻炉中取出,进行热轧处理,第一道次和第二道次变形量分别为10%,第三、四和五道次变形量加大,总变形量为50%;热轧板在氩气保护下,进行固熔处理,固熔温度为1000℃,固熔4小时后,进行淬火处理;固熔板带经过酸洗处理后进行冷变形,冷变形的变形量为60%,变形速度为19转/分钟;时效处理在氩气保护电阻炉中,500℃保温6小时;终轧的变形量为30%,变形速度为22转/分钟。上述过程中制备的Cu-Cr-Zr合金板带性能见表1。
表1
合金成分 | 抗拉强度/MPa | 显微硬度/HV | 电导率/IACS | 延伸率/δ | ||
Cu | Cr | Zr | ||||
余量 | 0.43 | 0.17 | 573 | 175 | 80% | 7.1 |
实施例2
以双级时效代替单级时效,双级时效温度为560℃保温1小时,然后降温到460℃保温6小时,其他工艺与实施例1相同。上述过程制备的Cu-Cr-Zr合金板带性能见表2。
表2
合金成分 | 抗拉强度/MPa | 显微硬度/HV | 电导率/IACS | 延伸率/δ | ||
Cu | Cr | Zr | ||||
余量 | 0.45 | 0.17 | 575 | 178 | 81% | 7.3 |
实施例3
固熔后冷变形量增大为80%,变形速度为25转/分钟;其他工艺采用与实施例1相同的条件,上述过程制备的Cu-Cr-Zr合金板带性能见表3。
表3
合金成分 | 抗拉强度/MPa | 显微硬度/HV | 电导率/IACS | 延伸率/δ | ||
Cu | Cr | Zr | ||||
余量 | 0.59 | 0.17 | 584 | 178 | 81% | 7.6 |
显然,从以上实施例表明,本发明采用固熔、热轧、冷变形和时效等多种强化方式相结合制备Cu-Cr-Zr合金板带,显著提高了合金的抗拉强度和硬度,并且保持高电导率,其抗拉强度大于570MPa、硬度大于175HV、电导率大于80%IACS、延伸率大于7%;能够完全满足大规模集成电路所需框架材料的要求,实现了大规模生产,生产成本低,经济效益显著。
以上通过具体实施例对本发明技术方案作了进一步说明,给出的例子仅是应用范例,不能理解为对本发明权利要求保护范围的一种限制。
Claims (7)
1.一种制备Cu-Cr-Zr合金板带的方法,其特征在于包括以下工序步骤——
①均火:将铸态的合金锭进行铣面,在800~1100℃具有保护气体的电阻炉中进行均火处理5~240分钟;
②热轧:经均火处理的合金锭进行热轧处理,热变形的总变形量为15~80%,终轧温度在600℃以上;
③固熔:热变形板在具有气体保护的电阻炉中进行固熔处理,固熔温度为800~1100℃,固熔时间0.1~6小时,固熔之后进行淬火处理,淬火前板带温度在800℃以上;
④冷变形:固熔淬火板进行冷变形,冷变形的变形量为20~90%,变形速度为15~30转/分钟;
⑤时效:冷变形板带在具有气体保护的电阻炉中进行时效工艺处理;
⑥终轧:对合金板带进行微量变形处理,变形量为1~50%,变形速度为15~25转/分钟。
2.根据权利要求1所述的一种制备Cu-Cr-Zr合金板带的方法,其特征在于:步骤②所述的热轧处理为3~5道次,其中热轧第一道次和第二道次的变形量分别为1~15%。
3.根据权利要求1所述的一种制备Cu-Cr-Zr合金板带的方法,其特征在于:步骤①、步骤③和步骤⑤所述的保护气体为惰性气体氮气或者氩气。
4.根据权利要求1所述的一种制备Cu-Cr-Zr合金板带的方法,其特征在于:步骤④冷变形之前进行酸洗或铣面处理。
5.根据权利要求1所述的一种制备Cu-Cr-Zr合金板带的方法,其特征在于:步骤⑤所述时效工艺为单级时效,时效温度300~600℃,时效时间1~10小时。
6.根据权利要求1所述的一种制备Cu-Cr-Zr合金板带的方法,其特征在于:步骤⑤所述时效工艺为双级时效,先在450~600℃下时效0.1~4小时,再在温度300~450℃下时效0.1~8小时。
7.根据权利要求1所述的一种制备Cu-Cr-Zr合金板带的方法,其特征在于:步骤⑥终轧之前进行酸洗或铣面处理。
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