一种电工用磷铜带的生产工艺的制作方法

文档序号:11908161

本发明涉及有色金属加工技术领域,尤其涉及一种电工用磷铜带的生产工艺。



背景技术:

铜在电工领域具有较为广泛的应用,可作为导电部件、散热部件等。目前电工领域应用比较多的为纯铜,纯铜虽然导电性能良好,但是其强度有限,同时,纯铜在电工器件的接触过程中容易产生放电现象。

微合金化是铜材研究开发的重点和热点,通过向纯铜中添加少量的其它元素,提高铜材的某些性能,满足铜材越来越广泛的应用。在纯铜中添加其它微量元素,对铜材的导电性能都会产生一定的影响,但是对于一些特殊的应用领域,如高温环境下使用电器元件,不仅要求铜材有较高的导电性能,又需要较高的耐高温温度,良好的机械加工性能和焊接性能。因此,合理地选择合金元素,优化元素含量,是开发高性能铜材的关键。

磷铜合金具有良好的导电性能,不易发热、安全同时具备很强的抗疲劳性,同时冲击时不发生火花。



技术实现要素:

本发明设计了一种电工用磷铜带的生产工艺,利用该工艺生产的电工用磷铜带具有氧含量低、焊接性能优异、塑性加工性能高、导电性能高、表面质量高等优点,而且该工艺流程短、高效、节能。

为了实现上述发明目的,本发明采用了如下技术方案:

上引连铸—连续挤压—冷轧—退火—精轧—清洗钝化—分切

本发明的技术方案是:

1.上引连铸

以高纯阴极铜和20%的磷铜合金、5%的碲铜合金为原料,将高纯阴极铜和20%的磷铜合金、5%的碲铜合金预热烘干后在熔炼装置中进行熔化,采用木炭及石墨鳞片覆盖铜液表面,采用牵引机组上引铜杆。熔炼装置包括熔化炉和保温炉。

进一步设置为:结晶器出水温度控制在30℃~34℃,熔炼炉的温度为1180℃~1185℃,采用烘干的木碳覆盖,保证熔炼炉的还原气氛;木炭粒度为20mm~25mm,覆盖厚度150mm。保温炉的温度为1171℃~1175℃,采用石墨磷片覆盖,其覆盖厚度20mm~25mm。引杆速度500mm/min,引杆直径Ф40mm,冷却循环出水温度30℃~40℃。

制备的铜杆纯度高、(铜+磷+碲)总含量≥99.992%、磷含量为0.015~0.020%、碲含量为0.005%、氧含量小于0.0010%、导电率≥90%IACS。

2.连续挤压

以步骤1制备的铜杆为原料,采用连续挤压机组生产铜带坯,连续挤压机转速为3r/min。铜带坯的宽度为400mm,铜带坯横向公差小于0.02mm。

3. 冷轧

采用Ф300/600×600mm四辊冷轧机组对步骤2制备铜带坯进行轧制,轧制压力≤6000KN,轧制速度≤100m/min,轧制前张力小于30KN,后张力小于50KN。轧制道次为:15mm-8mm-5mm-3mm-2mm-1.5mm-1mm。

4. 退火

采用光亮退火设备对步骤3冷轧后铜带进行退火,退火温度380℃,保温时间5h。光亮退火设备采用氢气和氮气混合气体作为保护气体,其中氢气占25%。其中升温速度为100℃/小时,冷却时间大于12小时,冷却温度小于50℃。退火后,铜带的抗拉强度小于220MPa,延伸率大于50%。

5. 精轧

采用Ф200/500×600mm四辊可逆液压冷轧机组对步骤4退火后的铜带进行精轧,精轧为一个道次轧制,轧制压力≤5000KN,轧制速度≤200m/min,轧制前张力小于20KN,后张力小于30KN。轧制道次为1mm-0.9mm。轧制后铜带的抗拉强度为260MPa~270 MPa,延伸率为20~25%,硬度HV为80~90。

6. 清洗钝化

将步骤5精轧后的铜带进行清洗钝化,利用20%的NaOH溶液对铜带进行脱脂,采用25%的硫酸溶液对铜带进行酸洗,采用500目的针刷粗抛光和3500目3M刷进行精抛,抛光后经70℃~80℃、0.1%~0.2%的苯丙三氮唑水溶液钝化处理。清洗速度控制在70~80m/min,开卷张力为2~5KN,中间张力为2~3KN,卷曲张力为2~5KN。

7. 分切

步骤6清洗后的铜带采用分切设备按照不同尺寸进行分切。刀片间隙为0.1mm,上下刀轴的重叠量为2mm。

采用上述技术方案,具有以下优势:

1.采用高纯阴极铜板为原料,合理优化磷含量,磷含量为0.012~0.025%,碲含量为0.005%、(铜+磷+碲)总含量≥99.992%、氧含量小于0.0010%、导电率≥90%IACS,同时,添加了碲元素,提高了材料的抗电弧性能,其有益效果是满足了电工用磷铜带使用性能。

2.采用连续挤压技术与冷轧技术相结合,提供了力学性能优异的磷铜带,有利于后续的加工。

3.本发明流程短、高效、节能。本发明与传统工艺相比节省了铸锭加热、热轧、剪边等工序,有益效果是节约能耗30%以上,成材率达到75%以上。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明,但本发明的保护范围并不限于此。

实施例1

本实施例1一种电工用磷铜带的生产工艺包括如下步骤:

上引连铸—连续挤压—冷轧—退火—精轧—清洗钝化—分切

具体的步骤为:

1.上引连铸

以高纯阴极铜和20%的磷铜合金、5%的碲铜合金为原料,将高纯阴极铜和20%的磷铜合金、5%的碲铜合金预热烘干后在熔炼装置中进行熔化,采用木炭及石墨鳞片覆盖铜液表面,采用牵引机组上引铜杆。熔炼装置包括熔化炉和保温炉。

进一步设置为:结晶器出水温度控制在30℃~34℃,熔炼炉的温度为1180℃~1185℃,采用烘干的木碳覆盖,保证熔炼炉的还原气氛;木炭粒度为20mm~25mm,覆盖厚度150mm。保温炉的温度为1171℃~1175℃,采用石墨磷片覆盖,其覆盖厚度20mm~25mm。

引杆速度500mm/min,引杆直径Ф40mm,冷却循环出水温度30℃~40℃。

制备的铜杆纯度高,(铜+磷+碲)总含量≥99.992%、磷含量为0.015~0.020%、碲含量为0.005%、氧含量小于0.0010%、导电率≥90%IACS。

2.连续挤压

以步骤1制备的铜杆为原料,采用连续挤压机组生产铜带坯,连续挤压机转速为3r/min。铜带坯的宽度为400mm,铜带坯横向公差小于0.02mm。

3. 冷轧

采用Ф300/600×600mm四辊冷轧机组对步骤2制备铜带坯进行轧制,轧制压力≤6000KN,轧制速度≤100m/min,轧制前张力小于30KN,后张力小于50KN。轧制道次为:15mm-8mm-5mm-3mm-2mm-1.5mm-1mm。

4. 退火

采用光亮退火设备对步骤3冷轧后磷铜带进行退火,退火温度380℃,保温时间5h。光亮退火设备采用氢气和氮气混合气体作为保护气体,其中氢气占25%。其中升温速度为100℃/小时,冷却时间大于12小时,冷却温度小于50℃。退火后,铜带的抗拉强度小于220MPa,延伸率大于50%。

5. 精轧

采用Ф200/500×600mm四辊可逆液压冷轧机组对步骤4退火后的铜带进行精轧,精轧为一个道次轧制,轧制压力≤5000KN,轧制速度≤200m/min,轧制前张力小于20KN,后张力小于30KN。轧制道次为1mm-0.9mm。轧制后磷铜带的抗拉强度为260MPa~270 MPa,延伸率为20~25%。硬度HV为80~90。

6. 清洗钝化

将步骤5精轧后的磷铜带进行清洗钝化,利用20%的NaOH溶液对磷铜带进行脱脂,采用25%的硫酸溶液对磷铜带进行酸洗,采用500目的针刷粗抛光和3500目3M刷进行精抛,抛光后经70℃~80℃、0.1%~0.2%的苯丙三氮唑水溶液钝化处理。清洗速度控制在70~80m/min,开卷张力为2~5KN,中间张力为2~3KN,卷曲张力为2~5KN。

7. 分切

将步骤6清洗后的铜带采用分切设备按照不同尺寸进行分切。分切时刀片间隙为0.1mm,上下刀轴的重叠量为2mm。

性能测试及分析

通过本领域公知的技术对实施例1进行性能测试,并对测试结果进行分析,得出如下结论:

磷铜带的抗拉强度为260MPa~270 MPa,延伸率为20~25%。硬度HV为80~90。磷含量为0.012~0.025%,碲含量为0.005%、(铜+磷+碲)总含量≥99.992%、氧含量小于0.0010%、导电率≥90%IACS。

上述实施例仅用于解释说明本发明的发明构思,而非对本发明权利保护的限定,凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动,均应落入本发明的保护范围。

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