一种高性能锡磷青铜线及其生产方法
【专利摘要】本发明公开了一种高性能锡磷青铜线及其生产方法，各元素的重量百分含量为：Sn?4.3-5.0％、P?0.06-0.12％、Zn≤0.03％、Fe≤0.005％、Si﹤0.03％、Ni≤0.05％、Cd≤0.005％、杂质总和≤0.02％、余量为Cu。将原料熔铸拉铸Φ12mm杆坯后，进行五道次加工。本发明通过控制锡磷青铜线中铁等微量元素含量、加工工艺中退火温度、保温时间、加工率的调整，达到所需的最佳晶粒度，从而确保材料性能的均匀，生产出的锡磷青铜线性能均匀、表面光洁，满足高端电子接插件行业客户的使用要求。
【专利说明】一种高性能锡磷青铜线及其生产方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种高性能锡磷青铜线及其生产方法。
【背景技术】
[0002] 锡磷青铜具有高的强度、硬度、耐磨性和抗腐蚀性，用于电子设备元器件、高性能 插件、接线端子等。
[0003] C51000锡磷青铜线产品主要用于高端的电子接插件行业，由于客户对该产品的性 能均匀性、表面要求较高，目前，主要从国外进口。国内只有极少数厂家掌握该产品的生产 技术，但生产的产品品质很少有能完全达到进口产品水准的。
[0004] 现有技术生产的锡磷青铜线性能和表面，无法满足高端电子接插件行业客户的使 用要求。
【发明内容】
[0005] 为解决上述技术问题，本发明提供一种高性能锡磷青铜线及其生产方法，通过对 锡磷青铜线中铁元素含量的控制及生产工艺的优化，所得的产品性能均匀、表面光洁。
[0006] -种高性能锡磷青铜线，各元素的重量百分含量如下：
[0007] Sn 4. 3-5. 0 %, P 0. 06-0. 12 %, Zn ^ 0. 03 %, Fe ^ 0. 005 %, Si < 0. 03 %, Ni彡0· 05%、Cd彡0· 005%、杂质总和彡0· 02%、余量为Cu。
[0008] 优选的，Fe的重量百分含量为0· 0045% -0· 005%。
[0009] 一种高性能锡磷青铜线的生产方法，包括以下步骤：
[0010] ⑴、熔铸工艺
[0011] 按照上述各元素含量配方，将电解铜、磷铜中间合金加入到熔铸炉中，覆盖木炭， 升温熔化后加入锡块，搅拌捞渣，取样分析，成分符合要求后，覆盖干馏木炭，通过对熔铸温 度、牵引各参数、冷却水量的控制，牵引出合格杆坯；
[0012] 熔铸温度控制在1150?1280°C，牵引各参数为：拉伸速度0. 5-1. 5m/min，拉坯 长度10-19mm，拉伸时间0· 1-0. 5s，拉停时间0· 1-0. 5s，反推长度0· 5-2. 7mm，反推时间 0· 1-0. 3s，冷却水量 0· 1-0. 3MPa ;
[0013] (2)、拉刨加工
[0014] 将所得杆坯进行五道次加工，道次加工率控制在50-80%，退火采用井式炉或罩式 炉；
[0015] 采用井式炉退火，温度为450-500°C，升温时间50-80min，保温时间120-160min ;
[0016] 采用罩式炉退火，温度为460-500 °C，升温时间100_150min，保温时间 200-260min〇
[0017] 进一步的，步骤（1)中牵引出合格杆坯尺寸为Φ12_。
[0018] 进一步的，五道次加工工艺为：
[0019] Φ 1 2mm - Φ8· 5mm(退火酸洗）一Φ5· 6mm(退火酸洗）一Φ2· 8m(退火酸 洗）一φ 1. 9mm (退火酸洗）一（小拉连退）Φ〇· 9mm。
[0020] 其中，Φ12πιπι- Φ8·5πιπι道工序，退火采用井式炉，退火后用常规酸洗液进行酸 洗，加工率为50%。
[0021] Φ8. 5mm - Φ5.6_道工序，采用连续拉伸工艺，退火采用井式炉，然后用常规酸 洗液进行酸洗，加工率为57%。
[0022] Φ5. 6mm - Φ2. 8m道工序采用拉刨工艺，退火采用罩式炉，加工率为75%。
[0023] Φ2. 8mm - Φ 1.9mm采用连续拉伸工艺，退火采用罩式炉，加工率为54%。
[0024] Φ 1. 9mm - Φ〇· 9mm采用小拉连退设备，加工率为78%。
[0025] 本发明通过控制锡磷青铜线中铁等微量元素含量、加工工艺中退火温度、保温时 间、加工率的调整，达到所需的最佳晶粒度，从而确保材料性能的均匀，生产出的锡磷青铜 线性能均匀、表面光洁，满足高端电子接插件行业客户的使用要求。铁元素的含量在某一范 围微小波动时，会引起晶粒度较大变化，从而影响材料的性能和表面光洁度。跟现有技术相 t匕，本发明制备的锡磷青铜线中铁含量< 0. 005%，并且对加工工艺中退火温度、保温时间、 加工率进行调整，使制备的锡磷青铜线的性能波动在l〇MPa以内，表面光亮、光洁，无黑斑、 擦伤、油脂类及断线，满足高端的电子接插件行业的需求。
【专利附图】
【附图说明】
[0026] 图1为实施例1制备的锡磷青铜线200倍金相显微镜图；
[0027] 图2为实施例1制备的锡磷青铜线500倍金相显微镜图；
[0028] 图3为实施例2制备的锡磷青铜线200倍金相显微镜图；
[0029] 图4为实施例2制备的锡磷青铜线500倍金相显微镜图；
[0030] 图5为实施例3制备的锡磷青铜线200倍金相显微镜图；
[0031] 图6为实施例3制备的锡磷青铜线500倍金相显微镜图。
【具体实施方式】
[0032] 实施例1
[0033] -种高性能锡磷青铜线，含有以下重量百分含量的物质：
[0034] Sn 4. 3%,P 0. 07%,Zn 0. 03%,Fe 0.005%,Si 0. 02%,Ni 0. 04%,CdO. 005%, 杂质总和0.02%、余量为Cu。
[0035] 一种高性能锡磷青铜线的生产方法，包括以下步骤：
[0036] (1)、熔铸
[0037] 按照上述配方，将电解铜、磷铜中间合金加入到熔铸炉中，覆盖木炭，升温熔化后 加入锡块，熔化后搅拌捞渣，取样分析，成分符合要求后，覆盖干馏木炭，通过对熔铸温度、 牵引各参数、冷却水量的控制，牵引出Φ 12mm合格杆坯；
[0038] 熔铸温度控制在1200°C，牵引各参数为：拉伸速度0. 92m/min，拉坯长度13mm，拉 伸时间0. 3s，拉停时间0. 3s，反推长度1. 5mm，反推时间0. 15s，冷却水量0. 3MPa ;
[0039] (2)、拉刨加工
[0040] 将所得杆述进行五道次加工：Φ 12mm - Φ8. 5mm(退火酸洗）一Φ5. 6mm(退火酸 洗）一Φ2. 8m(退火酸洗）一Φ 1. 9mm(退火酸洗）一（小拉连退）Φ0. 9mm。
[0041] 其中，Φ12πιπι- Φ8· 5mm道工序，退火采用井式炉，温度为460°C，升温时间60min， 保温时间150min，然后常规酸洗液进行酸洗。
[0042] 进一步地，Φ 12mm - Φ8. 5_道工序，退火采用井式炉，退火后用常规酸洗液进行 酸洗，加工率为50%。
[0043] Φ8. 5mm - Φ5. 6mm道工序，采用连拉工艺，退火采用井式炉，温度为480°C，升温 时间60min，保温时间150min，然后常规酸洗液进行酸洗，加工率为57%。
[0044] Φ5. 6mm - Φ2. 8m道工序采用拉刨工艺，退火采用罩式炉，温度为490°C，升温时 间120min，保温时间240min，加工率为75%。
[0045] Φ2. 8mm - Φ 1. 9mm米用连拉工艺，退火米用罩式炉，温度为480 °C，升温时间 120min，保温时间240min，加工率为54%。
[0046] Φ 1. 9mm - Φ〇· 9mm采用成品小拉连退设备，加工率为78%。
[0047] 制备的锡磷青铜线晶粒度0. 004-0. 005 (mm)，偏向于0. 004mm，晶粒级别指数 14?12. 3,表面光洁无黑斑，性能稳定，抗拉375- 385 (MPa)，波动在lOMPa以内。
[0048] 实施例2
[0049] 一种高性能锡磷青铜线，含有以下重量百分含量的物质：
[0050] Sn 4. 5 %, P 0. 08 %, Zn 0. 02 %, Fe 0. 0045 %, Si 0. 02 %, Ni 0. 05 %, Cd 0. 005%、杂质总和0. 01 %、余量为Cu。
[0051] 一种高性能锡磷青铜线的生产方法，包括以下步骤：
[0052] (1)、熔铸
[0053] 按照上述配方，将电解铜、磷铜中间合金加入到熔铸炉中，覆盖木炭，升温熔化后 加入锡块，熔化后搅拌捞渣，取样分析，成分符合要求后，覆盖干馏木炭，通过对熔铸温度、 牵引各参数、冷却水量的控制，牵引出Φ 12mm合格杆坯；熔铸温度控制在12KTC，牵引 各参数为：拉伸速度〇. 9m/min，拉坯长度12mm，拉伸时间0. 2s，拉停时间0. 3s，反推长度 1. 6mm，反推时间0· 3s，冷却水量0· 2MPa ;
[0054] (2)、拉刨加工
[0055] 将所得杆述进行五道次加工：Φ 12mm - Φ8. 5mm(退火酸洗）一Φ5. 6mm(退火酸 洗）一Φ2. 8m(退火酸洗）一Φ 1. 9mm(退火酸洗）一（小拉连退）Φ0. 9mm。
[0056] 其中，Φ12πιπι- Φ8· 5mm道工序，退火采用井式炉，温度为480°C，升温时间55min， 保温时间120min，然后常规酸洗液进行酸洗。
[0057] 进一步地，Φ 12mm- Φ8. 5mm道工序，退火采用井式炉，退火后用常规酸洗液进行 酸洗，加工率为50%。
[0058] Φ8. 5mm - Φ5. 6mm道工序，采用连拉工艺，退火采用井式炉，温度为480°C，升温 时间55min，保温时间120min，然后常规酸洗液进行酸洗，加工率为57%。
[0059] Φ5. 6mm - Φ2. 8m道工序采用拉刨工艺，退火采用罩式炉，温度为460°C，升温时 间lOOmin，保温时间260min，加工率为75%。
[0060] Φ2. 8mm - Φ 1. 9mm米用连拉工艺，退火米用罩式炉，温度为485 °C，升温时间 lOOmin，保温时间250min，加工率为54%。
[0061] Φ 1. 9mm - Φ0. 9mm采用成品小拉连退设备，加工率为78%。
[0062] 制备的锡磷青铜线晶粒度0. 004-0. 005 (mm)，偏向于0. 005mm，晶粒级别指数 14?12. 3,表面光洁无黑斑，性能稳定，抗拉378- 385 (MPa)，波动在lOMPa以内。
[0063] 实施例3
[0064] 一种高性能锡磷青铜线，含有以下重量百分含量的物质：
[0065] Sn 4. 7 %, P 0. 09 %, Ζη 0. 025 %, Fe 0. 004 %, Si 0. 03 %, Ni 0. 03 %, Cd 0. 005%、杂质总和0. 02%、余量为Cu。
[0066] 一种高性能锡磷青铜线的生产方法，包括以下步骤：
[0067] (1)、熔铸
[0068] 按照上述配方，将电解铜、磷铜中间合金加入到熔铸炉中，覆盖木炭，升温熔化后 加入锡块，熔化后搅拌捞渣，取样分析，成分符合要求后，覆盖干馏木炭，通过对熔铸温度、 牵引各参数、冷却水量的控制，牵引出Φ 12mm合格杆坯；
[0069] 熔铸温度控制在1220°C，牵引各参数为：拉伸速度lm/min，拉坯长度14mm，拉伸 时间0. 4s，拉停时间0. 2s，反推长度1mm，反推时间0. ls，冷却水量0. 2MPa
[0070] (2)、拉刨加工
[0071] 将所得杆述进行五道次加工：Φ 12mm - Φ8. 5mm(退火酸洗）一Φ5. 6mm(退火酸 洗）一Φ2. 8m(退火酸洗）一Φ 1. 9mm(退火酸洗）一（小拉连退）Φ0. 9mm。
[0072] 其中，Φ12πιπι- Φ8· 5mm道工序，退火采用井式炉，温度为450°C，升温时间55min， 保温时间155min，然后常规酸洗液进行酸洗。
[0073] 进一步地，Φ 12mm- Φ8. 5mm道工序，退火采用井式炉，退火后用常规酸洗液进行 酸洗，加工率为50%。
[0074] Φ8. 5mm - Φ5. 6mm道工序，采用连拉工艺，退火采用井式炉，温度为450°C，升温 时间55min，保温时间155min，然后常规酸洗液进行酸洗，加工率为57%。
[0075] Φ5. 6mm- Φ2. 8m道工序采用拉刨工艺，退火采用罩式炉，温度为490°C，升温时 间140min，保温时间250min，加工率为75%。
[0076] Φ2. 8mm - Φ 1. 9mm米用连拉工艺，退火米用罩式炉，温度为500 °C，升温时间 120min，保温时间260min，加工率为54%。
[0077] Φ 1. 9mm - Φ0. 9mm采用成品小拉连退设备，加工率为80%。
[0078] 制备的锡磷青铜线晶粒度0. 005?0. 007(mm)，偏向于0. 005mm，晶粒级别指数 12. 3?11.0,表面光洁无黑斑，性能稳定，抗拉378- 385 (MPa)，波动在lOMPa以内。
【权利要求】
1. 一种高性能锡磷青铜线，其特征在于，所述锡磷青铜线各元素重量百分含量如下： Sn 4. 3-5. 0 %,P 0.06-0.12 %, Zn ^0. 03 %, Fe ^ 0. 005 %,Si < 0.03 Ni彡0· 05%、Cd彡0· 005%、杂质总和彡0· 02%、余量为Cu。
2. 根据权利要求1所述的高性能锡磷青铜线，其特征在于，Fe的重量百分含量为 0. 0045% -0. 005%。
3. -种权利要求1所述的高性能锡磷青铜线的生产方法，其特征在于，包括以下步骤： (1) 、熔铸工艺 按照上述各元素含量配方，将电解铜、磷铜中间合金加入到熔铸炉中，覆盖木炭，升温 熔化后加入锡块，搅拌捞渣，取样分析，成分符合要求后，覆盖干馏木炭，通过对熔铸温度、 牵引各参数、冷却水量的控制，牵引出合格杆坯； 熔铸温度控制在1150?1280°C，牵引各参数为：拉伸速度0. 5-1.5m/min，拉坯长 度10-19mm，拉伸时间0.1-0. 5s，拉停时间0.1-0. 5s，反推长度0.5-2. 7mm，反推时间 0· 1-0. 3s，冷却水量 0· 1-0. 3MPa ; (2) 、拉刨加工 将所得杆坯进行五道次加工，道次加工率可控制在50-80%，退火采用井式炉或罩式 炉； 采用井式炉退火，温度为450-500°C，升温时间50-80min，保温时间120-160min ; 采用罩式炉退火，温度为460-500°C，升温时间100_150min，保温时间200-260min。
4. 根据权利要求3所述的生产方法，其特征在于，步骤（1)中牵引出合格杆坯尺寸为 Φ12mm〇
5. 根据权利要求3所述的生产方法，其特征在于，五道次加工工艺为Φ 12mm- Φ8. 5_ -Φ5. 6mm - Φ2·8ηι- Φ 1.9mm- Φ〇· 9mm。
6. 根据权利要求5所述的生产方法，其特征在于，Φ 12mm - Φ8· 5mm道工序，退火采用 井式炉，退火后用常规酸洗液进行酸洗，加工率为50%。
7. 根据权利要求5所述的生产方法，其特征在于，Φ8. 5mm - Φ5. 6mm道工序，采用连 续拉伸工艺，退火采用井式炉，然后用常规酸洗液进行酸洗，加工率为57 %。
8. 根据权利要求5所述的生产方法，其特征在于，Φ5. 6mm - Φ2. 8m道工序采用拉刨 工艺，退火采用罩式炉，加工率为75%。
9. 根据权利要求5所述的生产方法，其特征在于，Φ 2.8mm - Φ 1.9mm采用连续拉伸工 艺，退火采用罩式炉，加工率为54%。
10. 根据权利要求5所述的生产方法，其特征在于，Φ 1.9mm - Φ0. 9mm采用小拉连退 设备，加工率为78%。
【文档编号】C22F1/08GK104152742SQ201410448856
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年9月4日 优先权日:2014年9月4日
【发明者】罗继华, 罗鑫宇, 王禹发, 杨贤保, 梁国庆, 蒋平 申请人:安徽鑫科新材料股份有限公司