高强度高延伸黄铜合金带材的加工工艺的制作方法

本发明涉及新型材料成型技术领域，特别是涉及高强度高延伸黄铜合金带材的加工工艺。

背景技术：

黄铜是由铜和锌所组成的合金。黄铜带因其色泽美观、耐磨、耐蚀，并具有良好的塑性加工性能而被广泛应用于五金、电子电讯等行业，拥有广阔的市场前景。目前市场黄铜接插件需求量巨大，客户随着设备、工艺的提升，对所需黄铜性能的要求比较苛刻，现有的黄铜加工工艺满足不了市场对黄铜强度和延伸性能的要求。

技术实现要素：

为了解决上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种强度高、延伸性高的黄铜合金带材的加工工艺。

本发明采用的技术方案为：一种高强度高延伸黄铜合金带材的加工工艺，其特征在于，包含以下步骤：

(1)选用铜、锌为原料，在原料烘干后在熔炼装置中进行熔化，熔炼温度为850℃-1100℃，然后依次加入两种稀土镧系金属、锰和铁，搅拌，采用烘烤过的木炭作为覆盖剂以保证合金液的真空状态；

(2)对步骤(1)产生的合金液采用半连续浇铸锭法，浇铸机采用振动式拉铸，浇注温度1000℃-1100℃，拉锭速度30-60mm/min，控制结晶器内液面高度30-50mm，结晶器水压0.1-0.8Mpa，结晶器出水温度为30-40℃；

(3)采用热轧机组进行轧制，控制终轧温度为790℃-810℃，轧制速度为1.5m/s-5m/s；

(4)对热轧后的带材进行铣面，铣面厚度为0.2mm-0.5mm，采用冷轧机组进行轧制：①再制及予精轧采用60％以上加工率轧制；②精轧采用小加工率轧制，控制在20％以下；

(5)热处理：予精轧后采用再结晶退火再进行精轧，再结晶退火温度为500℃-600℃；精轧后的成品采用低温去应力退火，低温去应力退火温度为270℃-300℃。

进一步地，所述合金成分的质量百分比为，铜：60％-80％，稀土镧系金属：0-0.3％、锰：0-0.4％，铁：0-0.03％，不可避免的杂质小于等于0.1％，余量为锌。

进一步地，所述稀土镧系金属为钕和镧。

进一步地，所述木炭的厚度为80mm-100mm。

所述结晶器包括结晶器本体，结晶器本体包括内壁和外壁，所述内壁两端设有凸台，所述凸台使内壁和外壁形成封闭的冷却通道，所述外壁上设有进水口和出水口，所述进水口和出水口之间通过冷却通道连通，所述内壁外侧上设有第一挡板和沿内壁环绕的第二挡板，所述第二挡板将冷却通道分割成若干冷却子通道，所述冷却子通道设有对应的进水口。

进一步地，所述第二挡板包括第一径向挡板、第二径向挡板以及连接第一径向挡板和第二径向挡板的连接板，所述第一径向挡板、第二径向挡板和连接板将冷却通道分割成上、中、下三部分冷却子通道，所述冷却子通道通过径向挡板上设有的第一通道口、第二通道口和第三通道口连通。

进一步地，所述第一通道口和第三通道口设于第一挡板的一侧，第二通道口设于另一侧，所述第一通道口和第三通道口连通，所述第一通道口、第二通道口和第三通道口分别与对应的进水口相连。

进一步地，所述冷却子通道内设有散热筋，该散热筋与第一挡板和第二挡板之间均设有间隙。

进一步地，所述出水口处设有汇集通道，所述冷却子通道与该汇集通道连通。

本发明与现有技术相比，具有的有益效果为：本发明中的加工工艺获得细小均匀的等轴晶，起到细晶强化的作用，提高黄铜的综合性能，结晶器冷却结构实行分区域控制，强化中部区域冷却强度，同时各冷却通道连通以及设置散热筋，增加与水的接触面积，提高水流的对流换热系数，使结晶器结晶速度保持一致，从而使结晶均匀，本发明生产的黄铜合金强度高，具有良好的延伸性能，在制造黄铜电子元件中具有良好的应用性能。

附图说明

图1为本发明的一种高强度高延伸黄铜合金带材的加工工艺流程图；

图2为本发明结晶器的结构示意图。

图示说明：1-凸台、2-第一通道口、3-连接板、4-第三通道口、5-第一挡板、6-第二通道口、7-散热筋、8-第二径向挡板、9-第一径向挡板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细说明。

如图1所示，本发明生产0.1～0.2×400mm的黄铜合金带材采用的加工工艺如下：熔炼一半连续浇铸锭——冷轧制组-热处理。

(1)选用铜、锌为原料，在原料烘干后在熔炼装置中进行熔化，熔炼温度为850℃-1100℃，熔化过程先将铜熔化完成，然后降低温度加入锌，然后依次加入两种稀土镧系金属、锰和铁，搅拌，采用烘烤过的木炭作为覆盖剂以保证合金液的真空状态，木炭的厚度为80mm-100mm。所述合金成分的质量百分比为，铜：60％-80％，稀土镧系金属：0-0.3％、锰：0-0.4％，铁：0-0.03％，不可避免的杂质小于等于0.1％，余量为锌。稀土镧系金属为钕和镧。在黄铜合金中加入少量的稀土镧系金属能减少杂质元素对黄铜合金的加工性能的有害作用，同时可以细化晶粒，减少柱状晶，扩大等轴晶区的作用，细化组织的作用。在黄铜合金中加入少量锰元素可形成CuMn固溶体，CuMn元胞固溶体保留了Cu高塑性，高延展率，优异冷加工性能等，在黄铜保证黄铜合金具有良好的冷加工性能以满足黄铜合金在应用中的塑性，防止材料脆裂。Fe元素在铸造过程中作为形核剂，增加形核的数量，阻碍了晶粒的长大，起到细化晶粒的效果，提高材料的综合性能，并且铁元素未固溶部分以星花状分布在黄铜基体上，能促进切削屑的断裂，改善黄铜合金的切削性能。

(2)对步骤(1)产生的合金液采用半连续浇铸锭法，浇铸机采用振动式拉铸，浇注温度1000℃-1100℃，拉锭速度30-60mm/min，控制结晶器内液面高度30-50mm，结晶器水压0.1-0.8Mpa，结晶器出水温度为30-40℃；控制结晶器液面高度能有效提升冷却效果，采用半连续浇铸锭法能是结晶组织自下而上，铸锭饱满，结晶组织更加致密，成分更加均匀，充分满足后续加工要求。

(3)采用热轧机组进行轧制，控制终轧温度为790℃-810℃，轧制速度为1.5m/s-5m/s；减小铸造缺陷，以获得细小均匀的等轴晶，提高合金的塑性和延伸性。

(4)热轧后黄铜合金表面形成一层氧化物，因此对热轧后的带材进行铣面，铣面厚度为0.2mm-0.5mm，然后采用冷轧机组进行轧制：①再制及予精轧采用60％以上冷加工率轧制；②精轧采用小加工率轧制，冷加工率控制在20％以下；使晶粒纤维变形，有利于再结晶退火的形核机制。

(5)热处理：予精轧后采用再结晶退火再进行精轧，再结晶退火温度为500℃-600℃，有利于形核，获得细小的等轴晶，起到细晶强化作用。精轧后的成品采用低温去应力退火，低温去应力退火温度为270℃-300℃，在不明显影响材料抗拉强度、硬度的情况下，显著提高带材塑性。

本发明采用的结晶器如图2所示，结晶器包括结晶器本体，结晶器本体包括内壁和外壁，所述内壁两端设有凸台(1)，所述凸台(1)使内壁和外壁形成封闭的冷却通道，所述外壁上设有进水口和出水口，所述进水口和出水口之间通过冷却通道连通，所述内壁外侧上设有第一挡板(5)和沿内壁环绕的第二挡板，所述第二挡板将冷却通道分割成若干冷却子通道，所述冷却子通道设有对应的进水口。将冷却通道分割成若干冷却子通道可以达到最大的水流面积，提高结晶器的冷却效果。

所述第二挡板包括第一径向挡板(9)、第二径向挡板(8)以及连接第一径向挡板(9)和第二径向挡板(8)的连接板(3)，所述第一径向挡板(9)、第二径向挡板(8)和连接板(3)将冷却通道分割成上、中、下三部分冷却子通道，由凸台(1)、第一径向挡板(9)形成上部分冷却子通道，由第一径向挡板(9)、第二径向挡板(8)和连接板(3)形成中间部分冷却子通道，由第二径向挡板(8)、凸台(1)形成下部分冷却子通道。所述上、中、下三部分冷却子通道分别对应通过径向挡板上设有的第一通道口(2)、第二通道口(6)和第三通道口(4)连通。所述第一通道口(2)和第三通道口(4)设于第一挡板(5)的一侧，第二通道口(6)设于另一侧，所述第一通道口(2)和第三通道口(4)连通，所述第一通道口(2)、第二通道口(6)和第三通道口(4)分别与对应的进水口相连。所述出水口处设有汇集通道，所述冷却子通道与该汇集通道连通。出水口温度为30-40℃，黄铜的结晶速度合理、效果好，保证铸坯质量。三个冷却子通道按要求供应不同流量甚至不同的冷却介质，中间部分的冷却子通道冷却流量大于另外两个通道，实现不同区域的控制，强化中部区域的冷却强度，同时三个子通道相连提高水流的对流换热系数，使结晶器结晶速度保持一致，从而使整个铸坯结晶均匀提高合金强度和延伸性能。

所述冷却子通道内设有散热筋(7)，该散热筋(7)与第一挡板(5)和第二挡板之间均设有间隙。增加了结晶器与水流的接触面积，带走更多的热量，同时增加流体的湍流性能，提高散热性能。

本发明加工工艺获得细小均匀的等轴晶，起到细晶强化的作用，提高黄铜的综合性能，结晶器冷却结构实行分区域控制，强化中部区域冷却强度，同时各冷却子通道相互连通以及设置散热筋(7)，增加与水的接触面积，提高水流的对流换热系数，使结晶器结晶速度保持一致，从而使整个铸坯结晶均匀提高合金强度和延伸性能。本发明生产的黄铜抗拉强度大于等于580MPa，延伸性能大于等于10％。

以上所述仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形、改进及替代，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。