一种Y4态紫铜薄带制备方法与流程

本发明涉及金属带材加工过程中一种保证材料性能及状态满足标准要求的制备方法，具体是一种四分之一硬（Y4）紫铜薄带（厚度0.15～0.4mm）产品的制备方法。

背景技术：

随着铜加工行业竞争日益激烈，新型装备的不断介入与加工技术的不断提升，客户对产品的要求也越来越高，铜加工材也朝着高精度、高性能、低能耗、高环保等多元方向发展。

在国家标准GB/T 2059-2008《铜及铜合金带材》中明确规定了四分之一硬（Y4）紫铜T2带材室温力学性能如表1所示。

实际生产过程中，用于保证四分之一硬紫铜性能的方法，通常有两种，一种是采用冷轧，控制成品加工率的方法，这种方法适用于厚度大于0.4毫米以上的材料，厚度在0.4毫米以下的材料，因冷加工时加工率小，导致轧制力非常小，不宜保证产品厚度尺寸和性能稳定一致。另一种是通过热处理（钟罩炉退火或者连续光亮炉退火），控制加热温度、保温时间或连退速度的方法，这种方法理论上能够保证产品性能，但实际生产过程中，由于性能范围处于临界段，退火工艺难以掌握，且影响产品性能因素很多，退火后材料性能散差大，时常造成产品性能不均。

技术实现要素：

本发明为解决现有四分之一硬（Y4）T2紫铜薄带性能难以保证的技术问题，提供一种解决方法。

本发明利用金属材料固溶强化机理，在国家标准允许范围内，调整微量元素含量，提高材料强度，利用形变强化机理，通过拉弯矫直小变形使材料轻微的加工硬化，以达到微硬态产品的性能要求。

本发明是采用如下技术方案实现的：一种Y4态紫铜薄带制备方法，包括如下步骤：熔铸—热轧—铣面—初轧—钟罩炉退火—成轧—钟罩炉退火—成洗—拉矫—成裁；熔铸步骤中通过加入微量元素调整紫铜带的微量元素含量质量百分比满足下述标准：Cu+Ag≥99.95%，P为0.002%～0.003%，Ni为0.002%～0.004%，Sn为0.001%～0.003%，O为0.004%～0.01%，Fe为0.002%～0.003%；成轧后的钟罩炉退火采用如下工艺：退火温度310℃-340℃；升温时间3 h -3.5 h，保温时间5 h -5.5 h；拉矫步骤采用二次拉矫；第一次开卷张力1.75 KN～2KN，卷取张力3.5 KN～5KN，中间张力3 KN～7.5KN，重叠量6 mm～10mm，开口度3-6度；第二次拉矫，开卷张力1.25KN～1.75KN，卷取张力2.5KN～4KN，中间张力2KN～6KN，重叠量5mm～8mm，开口度2-5度。

本发明的技术特点：1）设计控制材料化学成分，在紫铜材料成分范围内，调整部分微量元素成分；2)调整退火工艺，退火工艺不同于软态产品，使材料性能值略硬于软态；低于Y4态产品；3）通过增加两次拉弯矫直，使产品表面硬度（HV）值增加，使其达到四分之一硬（Y4）性能。

本发明其余步骤技术方案、工艺参数与现有通用的技术方案一样。

本发明使用设备为材料加工通用设备，方法简便新颖，易于操作执行，适于推广到铜及铜合金带（箔）材加工及其他金属带（箔）材加工。

附图说明

图1 简明生产工艺流程图。

图2 拉矫过程工作原理图。

具体实施方式

1、一种Y4态紫铜薄带制备方法，包括如下步骤：

a）熔铸：采用工频有芯感应炉，将原料标准阴极铜，通过加入微量元素调整紫铜带的微量元素含量质量百分比满足下述标准（表2），生产出200*300毫米的矩形铸锭；

b）热轧：将上述铸锭放入连续加热炉，加热到810-850℃，保温2-3小时，采用四辊热轧机热轧至15-20毫米的带卷；

c）铣面：将热轧完带卷用双面铣设备各铣去0.3-1毫米的上下表面氧化层；

d）初轧：将上述材料采用4辊可逆粗轧机轧制0.6-1.5毫米厚的带材；

e）钟罩炉退火：采用光亮罩式炉软化退火，380-450度，升温4-5小时，保温4小时；

f） 成轧：将上述加工完材料使用4辊可逆精轧机由0.6-1.5毫米轧至成品厚度0.15-0.4毫米；

g）钟罩炉退火：成品退火工艺相较正常软（M）态退火工艺有所调整，确保产品退火后性能趋于软（M）态与四分之一硬（Y4）态之间，采用如下工艺：退火温度310℃-340℃；升温时间3 h -3.5 h，保温时间5 h -5.5 h；如表3所示。

h）清洗：将上述产品使用连续脱脂清洗机清洗，清除油污和氧化；

i）拉矫：采用弯曲变形提高材料表面硬度方法。

（1）拉弯矫直加工硬化机理：在张力辊的拉伸和弯曲辊连续交替反复弯曲的联合作用下使带材产生塑性延伸而获得矫直。处于张力作用下的带材，经过弯曲辊剧烈弯曲时，带材由于弯曲应力和拉伸应力的联合作用产生弹塑性延伸变形，从而使三元形状缺陷得以消除，随后再经矫直辊将残余曲率矫平。同时使材料产生表面硬化，性能达到微硬态要求。

(2) 主要不同为，成品增加两次拉矫处理，一次拉矫直采用大张力，在确保产品横向、纵向及厚度方向上均未发生变形的情况下进行，即张力不允许超过铜带的最大屈服强度条件下进行拉矫，使产品表面硬度快速升高。二次拉矫在第一次拉矫的基础上进行，张力可适当减小，确保产品尺寸稳定，性能满足技术要求，且板形平整。具体流程详见附图说明。

（3）拉矫过程主要控制关键点是拉矫张力、重叠量和开口度，采用二次拉矫，第一次开卷张力1.75 KN～2KN，卷取张力3.5 KN～5KN，中间张力3 KN～7.5KN，重叠量6 mm～10mm，开口度3-6度；第二次拉矫，开卷张力1.25KN～1.75KN，卷取张力2.5KN～4KN，中间张力2KN～6KN，重叠量5mm～8mm，开口度2-5度。拉矫时的主要工艺参数如表4所示：

j）裁切：将上述产品裁切至用户要求宽度和卷重，包装后交付。

本方法所述产品厚度为0.15mm ~0.4mm，宽度为250mm ~330mm。

2、主要效果：通过采用以上技术方案，最终生产产品性能测试结果如表5所示。

从以上数据来看，使用此方法制备的产品性能指标散差小，性能范围优于国标要求。