专利名称：一种解决锌白铜c7521高温氧化的方法
技术领域：
本发明涉及一种解决锌白铜C7521高温氧化的方法，属于铜带铸造加工技术领域。本专利是为了解决锌白铜C7521高温270°C发黄的问题，改善铜带的高温抗氧化性，提高带材的成品率，增加企业的经济效益。
背景技术：
众所周知，锌白铜C7521是含锌和镍均为18%，余量为铜的锌白铜。俗称“德银”， 具有良好的机械性能，而且耐腐蚀，易于钎焊和冷热加工，广泛用于手机屏蔽、晶体振荡元件外壳、晶体外壳、电位器用滑动片、医疗机械、建筑、管乐器等方面。但是，锌白铜在手机屏蔽、晶体振荡元件外壳等方面要求耐高温达270°C，这是制约国内锌白铜C7521产量的主要原因，故锌白铜C7521带材加工费一直持高不下，它已经成为铜加工企业难于解决的课题。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种解决锌白铜C7521高温氧化的方法，该方法可以大大减少锌白铜C7521高温270°C发黄的难题出现。本发明的技术方案是一种解决锌白铜C7521高温氧化的方法，其特征是，控制铸造时的微量元素、优化退火工艺、选取合适的酸碱液浓度值。本发明的技术原理是锌白铜C7521中的铜、镍元素在周期表中相邻，且同为面心立方结构，故能无限互溶。但是铜-镍合金因其液相线、固相线水平距离较大，加之镍在铜中的扩散速度慢，因而铜镍合金的铸造组织呈明显的树枝状结构，且在低于322°C的温度范围内存在一个亚稳分解区。锌在铜镍合金中的溶解度只有39%，却能大量固溶形成一个单相 α固溶体，起固溶强化作用，同时消除铜-镍合金的亚稳分解区。锌白铜C7521经轧制之后，带材内部的晶粒破碎，由于轧机轧制时热量较大，变形区达100°C ^200oC，，而锌的蒸汽压比较低，所以带材内部的锌会脱离到晶界上。锌白铜中锌的作用就是固溶强化，如果锌脱离晶体，带材内部形成缺陷，那么铜与镍之间的金属键能就会很容易被破坏，也就是说铜、镍容易被氧化。为了解决锌白铜C7521表面发黄的问题，本发明在研究锌白铜微观结构的基础上，经过反复试验找到了本发明的具体工艺步骤如下
1、控制铸坯中的微量元素
在熔炼锌白铜C7521时，需要一周洗一次炉，完全使用新料，使炉体内的杂质通过炉渣带出。因为硫和铜可形成沿晶界分布的脆性化合物，易产生“冷脆”，同时降低铜带的耐蚀性。为了消除S元素对铸坯的影响，我公司采取在熔炼铸造时，加稀土元素铈。由于稀土元素铈是非常活泼的金属，易于氧、硫亲和，与S元素形成复杂化合物从熔体中排除，从而净化熔体，减少铸锭中的缺陷，同时，可明显提高铜合金的强度和硬度，增强热稳定性，并具有较好的高温、常温塑性。
另外，由于稀土元素铈在锌白铜中的溶解度极小，在合金凝固过程中聚集在液相与固相的界面上，促使了新晶核的形成，容易填补在生长中铜合金的晶粒新相表面缺陷上， 因而能明显地细化晶粒，改善合金的组织性能。2、优化成品退火的温度和保温的时间
锌白铜带材的退火是去应力退火，是经过冷加工的带材在基本保持加工硬化的条件下，降低其内应力，提高材料的塑性及耐蚀性。带材在退火的过程中，原子运动的动能增加， 借以增加其热振动，使原子恢复到稳定的位置上去，如点缺陷对消或结合，从而使点缺陷密度降低。与此同时，位错也发生移动，消除冷加工金属件的残余应力。金属将以显著的速度发生松弛，冷加工的储存能得到了释放。因为锌白铜的回复再结晶的温度是400°C ^500oC 之间，为了避免脱锌，故降低了退火的温度(380°C、20°C)，但是防止回复再结晶的过程不完全，故相应的延长了保温的时间(6tTl0h)。这时通过金相显微镜发现温度高且保温时间越长的带材，晶粒度越大，表面发黄程度越轻。带材退火的过程是回复再结晶的过程，目的就是使脱离到晶界上的锌能在退火过程中回复到原来的位置或带材的空位，减少带材内部的缺陷。选取了一个很黄的带材、微黄的带材、不黄的带材做了金相，发现不黄的带材晶界不明显，而越黄的带材晶界越明显(附图1、2、3)。换句话说，黄的带材晶界上存在锌，晶格内存在缺陷。故晶界清晰；而不黄达带材晶界没有其他物质，锌均回到原来的位置上去，故晶体内部存在的缺陷很少。3、改进清洗线酸碱液的浓度值
带材表面氧化的原因是带材表面的油脂未洗掉，以及由于脱锌，裸露在外面的铜镍元素抗氧化能力直线下降，导致带材表面在270°C发黄。通过提高清洗线酸碱液的浓度可完全清除带材表面的油脂和氧化皮，使用研磨、抛光刷，降低走带速度，加大刷子的压下量可刷掉裸露的铜镍元素。本设计的有益效果是
1、由于本设计采用了改进三个工段的技术参数，从根本上铲除了导致发黄的几个方面，减少带材在加工过程中的脱锌现象，从而降低晶体内部缺陷的存在，进而提高了带材的抗氧化能力。2、本设计采用的利用新料洗炉，减少粘附在炉体上的杂质元素，控制铸坯内微量元素的含量，减小锌元素的挥发，降低铜镍合金吸氧、吸气的能力，故改善了铸坯微观组织结构。3、由于锌白铜的再结晶温度在400°C飞00°C之间，为了避免脱锌，降低了成品退火的温度，但是防止回复再结晶的过程不完全，故相应的延长了保温的时间。4、在清洗带材时发现发黄物质仅仅是带材表面的一层，投入抛光刷、研磨刷可以打磨掉，故加大了刷子的压下量。同时，为完全消除油脂对带材的影响，增加了碱液的浓度。5、通过统计实验料卷发现厚料退火温度低，保温时间短，但是薄料退火温度高，保温时间长。
下面结合附图和实施方式对本设计进一步说明。
图1是锌白铜C7521在270°C不发黄带材的金相图500X 图2是锌白铜C7521在270°C轻微发黄带材的金相图500X 图3是锌白铜C7521在270°C非常黄带材的金相图500X
图4是高温270°C下不同工艺情况下带材表面现象，左侧是270°C保温3分钟不发黄的带材，中间为微黄带材，右侧是发黄的带材。
具体实施例方式实施例1
通过金相结构和晶粒图谱发现铸坯晶界上存在细小的黑色颗粒，经证实是S单质及其化合物等影响带材发黄的物质，故需控制带材的微量元素的含量。通过扫面电镜测出发黄物质的成分中含C、0等物质。C的由来主要是因为在清洗时脱脂不完全，有残留的轧制油，在经罩式加热炉加热时，高温下炭化，生成了炭黑这种物质，故调整了碱液浓度，但由于碱液浓度加大，为了防止过多的碱液残存，也相应地加大了酸液的浓度；O主要是由于在250°C的温度下锌、镍、铜被氧化之后，附着在了表面；另外， 能谱分析显示其中锌的含量最少，仅为14. 2%，这说明了带材在轧制、退火阶段出现了脱锌现象。为了解决锌白铜的高温发黄的现象，控制带材的脱锌现象，故主要从一下几个方面进行改进首先控制铸坯中的微量元素的含量；其次优化成品退火的工艺参数；最后适当的酸碱液浓度值，以及抛光、研磨刷的压下量。除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。
权利要求
1.一种解决锌白铜C7521高温氧化的方法，其特征是控制铸造时的微量元素、优化退火工艺、选取合适的酸碱液浓度值。
2.根据权利要求1所述的加工方法，其特点是保证带材在高温270°C不发黄，其工艺为铸坯中S元素的含量控制在0. 01 0. 15% ；成品退火的温度为380 420°C，保温时间为6 IOh ；清洗线上酸液浓度7% 12%，碱液浓度3% 5%。
全文摘要
本发明公开了一种能解决锌白铜C7521带材在高温270℃不发黄的方法。它主要是通过金相显微组织的研究、晶粒图谱的分析和对每一步影响锌白铜发黄因素的改进，确定了锌白铜发黄的根源。结果表明控制铸坯中微量元素的含量，加大酸碱液的浓度，适当的刷子压下量，降低退火温度，延长保温时间，缩短生产周期，加大每一步的清洁生产等，在实际的生产中是解决锌白铜C7521高温发黄的手段。
文档编号C22F1/08GK102251143SQ20111017332
公开日2011年11月23日 申请日期2011年6月25日 优先权日2011年6月25日
发明者张伟, 张西军, 李学帅, 梁琦明, 田英明, 郑朋艳, 郭丽丽 申请人:中色奥博特铜铝业有限公司