一种环保型铜合金带材的制备方法
【专利摘要】本发明提供一种环保型铜合金带材的制备方法，包括以下步骤：分选、分类?调整原料配比?锭坯加热?热轧开坯?二连轧?中间退火?冷轧?成品退火，制得铜合金带材。本发明的有益效果在于，本发明采用独特的分选、分类技术，以及在熔炼过程中对杂质成分进行精确控制，使本产品完全满足欧盟RoHS标准，实现了铜合金熔体纯净化技术工艺的突破、提升铜板带材的生产技术，除此之外，本发明充分利用了所述废杂铜中含有的有益元素，减低原料成本的同时大幅度减少了产业链上下游工序，实现废杂铜短流程的再生利用。
【专利说明】
一种环保型铜合金带材的制备方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及铜合金制备领域，尤其涉及一种环保型铜合金带材的制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着社会环保意识的加强，人们对铜带产品逐步提出环保标准的要求，尤其随着 欧盟RoHS指令的颁布，使铜带产品符合RoHS标准，满足环保型技术要求，是铜带生产企业当 下需解决的难题。
[0003] 目前，铜带产品的生产工艺大多采用电解铜熔炼进行生产，具体过程为:废杂铜-阳极铜-阴极铜-熔炼-铸坯-坯料加工-加热-热乳开坯-冷乳-表面清洗等过程，不仅生产过 程复杂，而且材料和能源消耗较大，对环境产生一定的污染，因此，最大限度地利用废杂铜 作为原料生产环保型铜带，降低原料成本，对环保型铜带的生产具有十分重要的意义。
[0004] 鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明。
【发明内容】
[0005] 为解决上述问题，本发明采用的技术方案在于，提供一种环保型铜合金带材的制 备方法，包括以下步骤：（1)分选、分类:根据废杂铜的种类先进行元素含量的测试，然后根 据测试结果进行分选、分类并对分类后的所述废杂铜进行元素含量的标记；（2)调整原料配 比：根据实际需求的元素含量，选取满足其要求的所述废杂铜进行熔炼，熔炼温度为1080 °C-1200°C，熔炼时间为l_2h，待熔炼完成后取样，对样品中的元素进行含量的测试，测试结 果与所述实际需求的元素含量进行比对，对于不满足所述实际需求元素含量的所述元素， 通过计算向所述废杂铜中添加相对应的所述元素，得到符合实际需求的原料配比；（3)铸 造:将所述步骤(2)得到的原料在温度为1080°C-1200°C下熔炼l_2h后相继进行拉铸和铣面 后，得到铜锭坯；（4)锭坯加热:将所述铜锭坯在温度为800°C-900°C下保持加热1.5-2h; (5) 热乳开坯:将经过加热后的所述铜锭坯进行热乳，乳制规程为7-9个道次，每道次加工率为 25%-46%，得到带坯；（6)二连乳:将所述的带坯进行二连扎；（7)中间退火:将二连乳后的 所述带坯在600°C-700°C下保持退火3-4h; (8)冷乳:将所述步骤(7)得到的所述带坯进行冷 车L，乳制规程为2-3个道次，每道次加工率为31%-62%; (9)成品退火:将冷乳后的所述带坯 在350 °C -450 °C下保持光亮退火5-6h后，待温度降到80 °C -85 °C时出炉，得到铜合金带材。
[0006] 进一步，所述步骤(3)在拉铸时需加入覆盖剂并用惰性气氛或含氧低的气氛进行 保护。
[0007] 进一步，所述覆盖剂为米糠。
[0008] 进一步，所述惰性气氛为氮气、氦气或惰性气氛中的一种或几种。
[0009] 进一步，步骤(5)和步骤(7)中退火后均需用冷却水进行冷却。
[0010]进一步，所述步骤(7)中用冷却水冷却后，还需用质量分数为2%-4%的邮04清洗 所述带坯表面。
[0011] 进一步，在所述步骤(5)和步骤(8)中，均需加入润滑乳液。
[0012] 进一步，所述铜合金带材为H62、H65和H68带材。
[0013] 进一步，所述铜合金带材为Cu-Zn-Al-X带材，其中X为Fe、N i、Mg和Co中的一种。
[0014] 与现有技术比较本发明的有益效果在于：
[0015] 1、本发明采用独特的分选、分类技术，以及在熔炼过程中对杂质成分进行精确控 制，使本产品完全满足欧盟RoHS标准，实现了铜合金熔体纯净化技术工艺的突破、提升铜板 带材的生产技术，使铜合金产品能够批量化生产，除此之外，本发明充分利用了所述废杂铜 中含有的有益元素，减低原料成本的同时大幅度减少了产业链上下游工序，实现废杂铜短 流程的再生利用；
[0016] 2、在熔炼时，需加入稀土精炼剂，所述稀土精炼剂的加入，可以减少铜合金中的杂 质，进一步提尚铜合金的质量；
[0017] 3、在拉铸时加入的所述覆盖剂熔体流动性较好，能更好的起到覆盖和润滑的作 用，提高了所述铜锭坯的质量；
[0018] 4、在拉铸时还需加入惰性气氛或含氧低的气氛进行保护，可以阻止铜液被空气中 的氧气氧化，从而进一步提高了所述铜锭坯的质量；
[0019] 5、在熔炼的炉体上方设有集气罩，能够将熔炼时产生的粉尘收集至所述集气罩， 充分将粉尘吸收，除此之外，在所述铣面时，将产生的废料返回所述炉体重熔，这样不仅实 现了废料零排放，而且保证了铜合金产品的清洁生产和废料的高效利用。
【附图说明】
[0020] 图1为本发明环保型铜合金带材制备方法的流程图；
[0021] 图2为本发明实施例七中铜合金带材的光学显微镜图像；
[0022] 图3为本发明实施例七中铜合金带材的背散射电子图像；
[0023]图4为本发明实施例七中铜合金带材的XRD图谱。
【具体实施方式】
[0024] 以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。
[0025] 实施例一
[0026] -种环保型铜合金带材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0027] (1)分选、分类:根据废杂铜的种类先进行元素含量的测试，然后根据测试结果进 行分选、分类并对分类后的所述废杂铜进行元素含量的标记；
[0028] (2)调整原料配比:根据实际需求的元素含量，选取满足其要求的所述废杂铜进行 熔炼，熔炼温度为1080°C，熔炼时间为Ih，待熔炼完成后取样，对样品中的元素进行含量的 测试，测试结果与所述实际需求的元素含量进行比对，对于不满足所述实际需求元素含量 的所述元素，通过计算向所述废杂铜中添加相对应的所述元素，得到符合实际需求的原料 配比；
[0029] (3)铸造:将所述步骤(2)得到的原料在温度为1080°C下熔炼Ih后相继进行拉铸和 铣面后，得到铜锭坯；
[0030] (4)锭坯加热:将所述铜锭坯在温度为800°C下保持加热1.5h;
[0031 ] (5)热乳开坯:将经过加热后的所述铜锭坯进行热乳，乳制规程为7个道次，平均每 道次加工率为25%，得到带坯，并用冷却水冷却；
[0032] (6)二连乳:将所述的带坯进行二连扎；
[0033] (7)中间退火:将二连乳后的所述带坯在600°C下保持退火3h后用冷却水冷却并用 质量分数为2 %的H2SO4清洗所述带坯表面；
[0034] (8)冷乳:将所述步骤(7)得到的所述带坯进行冷乳，乳制规程为2个道次，平均每 道次加工率为31 %;
[0035] (9)成品退火:将冷乳后的所述带坯在350°C下保持光亮退火5h后，待温度降到80 °C时出炉，得到铜合金带材。
[0036]所述步骤(3)在熔炼时，需加入稀土精炼剂，所述稀土精炼剂的加入，可以减少铜 合金中的杂质，进一步提高铜合金的质量。
[0037] 所述步骤(3)在拉铸时需加入覆盖剂熔体，由于所述覆盖剂熔体处于液体状态，和 铜液分层，这样不易被浇口流出的铜液冲搅而进入铜液中，而且所述覆盖剂熔体的流动性 较好，能更好的起到覆盖和润滑的作用，提高了所述铜锭坯的质量，其中，所述覆盖剂熔体 优选米糠。
[0038] 所述步骤(3)在拉铸时还需加入惰性气氛或含氧低的气氛进行保护，可以阻止铜 液被空气中的氧气氧化，从而进一步提高了所述铜锭坯的质量，其中，所述惰性气氛为氮 气、氦气或惰性气氛中的一种或几种。
[0039] 所述步骤(3)在熔炼的炉体上方设有集气罩，能够将熔炼时产生的粉尘收集至所 述集气罩，充分将粉尘吸收，除此之外，在所述铣面时，将产生的废料返回所述炉体重熔，这 样不仅实现了废料零排放，而且保证了铜合金产品的清洁生产和废料的高效利用。
[0040] 在所述热乳开坯和冷乳时，需加入润滑乳液，所述润滑乳液可以吸附于铜带表面， 起润滑作用，除此之外，还可以减少变形区域的摩擦力、减少乳辊磨损，其中所述润滑乳液 可以为非离子-阴离子乳化剂和非离子乳化剂等。
[0041] 本发明采用独特的分选、分类技术，以及在熔炼过程中对杂质成分进行精确控制， 使本产品完全满足欧盟RoHS标准，实现了铜合金熔体纯净化技术工艺的突破、提升铜板带 材的生产技术，使铜合金产品能够批量化生产，除此之外，本发明充分利用了所述废杂铜中 含有的有益元素，减低原料成本的同时大幅度减少了产业链上下游工序，实现废杂铜短流 程的再生利用。
[0042] 实施例二
[0043] 如上所述的一种环保型铜合金带材的制备方法，本实施例与其不同之处在于，其 包括以下步骤：
[0044] (1)分选、分类:根据废杂铜的种类先进行元素含量的测试，然后根据测试结果进 行分选、分类并对分类后的所述废杂铜进行元素含量的标记；
[0045] (2)调整原料配比:根据实际需求的元素含量，选取满足其要求的所述废杂铜进行 熔炼，熔炼温度为1080 °C，熔炼时间为1.5h，待熔炼完成后取样，对样品中的元素进行含量 的测试，测试结果与所述实际需求的元素含量进行比对，对于不满足所述实际需求元素含 量的所述元素，通过计算向所述废杂铜中添加相对应的所述元素，得到符合实际需求的原 料配比；
[0046] (3)铸造:将所述步骤(2)得到的原料在温度为1080°C下熔炼1.5h后相继进行拉铸 和铣面后，得到铜锭坯；
[0047] (4)锭坯加热:将所述铜锭坯在温度为850°C下保持加热1.5h;
[0048] (5)热乳开坯:将经过加热后的所述铜锭坯进行热乳，乳制规程为9个道次，平均每 道次加工率为29%，得到带坯，并用冷却水冷却；
[0049] (6)二连乳:将所述的带坯进行二连扎；
[0050] (7)中间退火:将二连乳后的所述带坯在600°C下保持退火3h后用冷却水冷却并用 质量分数为3 %的H2SO4清洗所述带坯表面；
[0051] (8)冷乳:将所述步骤(7)得到的所述带坯进行冷乳，乳制规程为2个道次，平均每 道次加工率为31 %;
[0052] (9)成品退火:将冷乳后的所述带坯在400°C下保持光亮退火6h后，待温度降到80 °C时出炉，得到铜合金带材。
[0053] 实施例三
[0054]如上所述的一种环保型铜合金带材的制备方法，本实施例与其不同之处在于，其 包括以下步骤：
[0055] (1)分选、分类:根据废杂铜的种类先进行元素含量的测试，然后根据测试结果进 行分选、分类并对分类后的所述废杂铜进行元素含量的标记；
[0056] (2)调整原料配比:根据实际需求的元素含量，选取满足其要求的所述废杂铜进行 熔炼，熔炼温度为1150 °C，熔炼时间为1.5h，待熔炼完成后取样，对样品中的元素进行含量 的测试，测试结果与所述实际需求的元素含量进行比对，对于不满足所述实际需求元素含 量的所述元素，通过计算向所述废杂铜中添加相对应的所述元素，得到符合实际需求的原 料配比；
[0057] (3)铸造:将所述步骤(2)得到的原料在温度为1150Γ下熔炼1.5h后相继进行拉铸 和铣面后，得到铜锭坯；
[0058] (4)锭坯加热:将所述铜锭坯在温度为850°C下保持加热1.5h;
[0059] (5)热乳开坯:将经过加热后的所述铜锭坯进行热乳，乳制规程为8个道次，平均每 道次加工率为35%，得到带坯，并用冷却水冷却；
[0060] (6)二连乳:将所述的带坯进行二连扎；
[00611 (7)中间退火:将二连乳后的所述带坯在650°C下保持退火3.5h后用冷却水冷却并 用质量分数为3 %的H2SO4清洗所述带坯表面；
[0062] (8)冷乳:将所述步骤(7)得到的所述带坯进行冷乳，乳制规程为2个道次，平均每 道次加工率为45 %;
[0063] (9)成品退火:将冷乳后的所述带坯在450°C下保持光亮退火6h后，待温度降到85 °C时出炉，得到铜合金带材。
[0064] 实施例四
[0065] 如上所述的一种环保型铜合金带材的制备方法，本实施例与其不同之处在于，其 包括以下步骤：
[0066] (1)分选、分类:根据废杂铜的种类先进行元素含量的测试，然后根据测试结果进 行分选、分类并对分类后的所述废杂铜进行元素含量的标记；
[0067] (2)调整原料配比:根据实际需求的元素含量，选取满足其要求的所述废杂铜进行 熔炼，熔炼温度为1200°C，熔炼时间为2h，待熔炼完成后取样，对样品中的元素进行含量的 测试，测试结果与所述实际需求的元素含量进行比对，对于不满足所述实际需求元素含量 的所述元素，通过计算向所述废杂铜中添加相对应的所述元素，得到符合实际需求的原料 配比；
[0068] (3)铸造:将所述步骤(2)得到的原料在温度为1200°C下熔炼2h后相继进行拉铸和 铣面后，得到铜锭坯；
[0069] (4)锭坯加热:将所述铜锭坯在温度为900°C下保持加热2h;
[0070] (5)热乳开坯:将经过加热后的所述铜锭坯进行热乳，乳制规程为9个道次，平均每 道次加工率为46%，得到带坯，并用冷却水冷却；
[0071 ] (6)二连乳:将所述的带坯进行二连扎；
[0072] (7)中间退火:将二连乳后的所述带坯在700°C下保持退火4h后用冷却水冷却并用 质量分数为4 %的H2SO4清洗所述带坯表面；
[0073] (8)冷乳:将所述步骤(7)得到的所述带坯进行冷乳，乳制规程为3个道次，平均每 道次加工率为62 %;
[0074] (9)成品退火:将冷乳后的所述带坯在450°C下保持光亮退火6h后，待温度降到85 °C时出炉，得到铜合金带材。
[0075] 实施例五
[0076] 如上所述的一种环保型铜合金带材的制备方法，本实施例与其不同之处在于，制 备的所述铜合金带材为H62、H65和H68带材，在所述步骤（2)中需对熔炼后的样品进行Cu、 Pb、Fe、P含量的测试，测试结果与所述实际需求的元素含量进行比对，对于不满足所述实际 需求元素含量的所述元素，通过计算向所述废杂铜中添加相对应的所述元素，得到符合实 际需求的原料配比。
[0077]实施例六
[0078] 如上所述的一种环保型铜合金带材的制备方法，本实施例与其不同之处在于，制 备的所述铜合金带材为Cu-Zn-Al-X带材，其中X为Fe、N i、Mg和Co中的一种，在所述步骤(2) 中需对熔炼后的样品进行&!、211^14含量的测试，测试结果与所述实际需求的元素含量进 行比对，对于不满足所述实际需求元素含量的所述元素，通过计算向所述废杂铜中添加相 对应的所述元素，得到符合实际需求的原料配比。
[0079] 实施例七
[0080] 如实施例六所述的一种环保型铜合金带材的制备方法，本实施例与其不同之处在 于，制备的所述铜合金带材为69Cu-Zn_3Al-〇. 4Co合金带材，制备所述69Cu-Zn_3Al-〇. 4Co 合金带材的步骤如下：
[0081] (1)分选、分类:根据废杂铜的种类先进行元素含量的测试，然后根据测试结果进 行分选、分类并对分类后的所述废杂铜进行元素含量的标记；
[0082] (2)调整原料配比:根据实际需求的元素含量，选取满足其要求的所述废杂铜进行 熔炼，熔炼温度为1100°C，熔炼时间为1.5h，待熔炼完成后取样，对样品进行Cu、Zn、A I、Co 含量的测试，测试结果与所述实际需求的元素含量进行比对，对于不满足所述实际需求元 素含量的所述元素，通过计算向所述废杂铜中添加相对应的所述元素，得到符合实际需求 的原料配比；
[0083] (3)铸造:将所述步骤(2)得到的原料在温度为1100°C下熔炼1.5h后相继进行拉铸 和铣面后，得到铜锭坯；
[0084] (4)锭坯加热:将所述铜锭坯在温度为850°C下保持加热1.5h;
[0085] (5)热乳开坯:将经过加热后的所述铜锭坯进行热乳，乳制规程为7个道次，第一道 次至第七道次加工率分别为25%、33.3%、44%、46%、40%、33.3%、30%，得到带坯，并用 冷却水冷却；
[0086] (6)二连乳:将所述的带坯进行二连扎；
[0087] (7)中间退火:将二连乳后的所述带坯在600°C下保持退火3h后用冷却水冷却并用 质量分数为3 %的H2SO4清洗所述带坯表面；
[0088] (8)冷乳:将所述步骤(7)得到的所述带坯进行冷乳，乳制规程为3个道次，第一道 次至第三道次加工率分别为62%、58%、31 % ;
[0089] (9)成品退火:将冷乳后的所述带坯在380°C下保持光亮退火6h后，待温度降到85 。(:时出炉，得到69Cu-Zn-3A 1-0 · 4Co合金带材。
[0090] 将本实施例制得的所述69Cu-Zn-3Al-0.4C〇合金带材用光学显微镜、扫描电镜和X 射线衍射仪进行测试，分别得到光学显微镜图像、背散射电子图像和XRD图谱。
[0091] 如图2所示，其为本实施例中的光学显微镜图像，从图中可以看出，69Cu-Zn-3A Ιο. 4Co 合金纤维组织基本消除， 形成等轴状的 α+β 双相组织。
[0092]如图3所示，其为本实施例中的背散射电子图像，从图中可以看出，有许多针状的 相，经能谱分析，69Cu-Zn-3Al-〇. 4Co合金接近α相。
[0093] 如图4所示，其为本实施例中的XRD图谱，从图中可以看出，69Cu-Zn-3A 1-0.4CO合 金主要由α相的Cuq. 64Zn〇. 36和β相的CuZn组成。
[0094]实施例八
[0095]如实施例七所述的一种环保型铜合金带材的制备方法，本实施例与其不同之处在 于，通过调节Al的含量，制备得到了 69Cu-Zn-( 2-3 )Al-0.4Co合金带材，并对不同铝含量合 金的性能进行了测试，如下表：
[0096]表1不同铝含量合金的性能测试
[0098] 其中，％表示抗拉强度，〇〇.2表示屈服强度，&/%表示材料的塑性性能指标延向率， HV表示维氏硬度，E/GPa表示弹性模量，Y( % IAXS)表示导电率。从表1可以看出，随着铝含量 的增加，合金抗拉强度、屈服强度和硬度先增大后减小，而延伸率依次增大，弹性模量变化 不大，电导率先增大后减小。
[0099] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人 员，在不脱离本发明方法的前提下，还可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为 本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种环保型铜合金带材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： (1) 分选、分类:根据废杂铜的种类先进行元素含量的测试，然后根据测试结果进行分 选、分类并对分类后的所述废杂铜进行元素含量的标记； (2) 调整原料配比：根据实际需求的元素含量，选取满足其要求的所述废杂铜进行熔 炼，熔炼温度为1080°C-1200°C，熔炼时间为1-2h，待熔炼完成后取样，对样品中的元素进行 含量的测试，测试结果与所述实际需求的元素含量进行比对，对于不满足所述实际需求元 素含量的所述元素，通过计算向所述废杂铜中添加相对应的所述元素，得到符合实际需求 的原料配比； (3) 铸造:将所述步骤（2)得到的原料在温度为1080 °C -1200 °C下熔炼l_2h后相继进行 拉铸和铣面后，得到铜锭坯； (4) 锭坯加热:将所述铜锭坯在温度为800 °C_900 °C下保持加热1.5-2h; (5) 热乳开坯:将经过加热后的所述铜锭坯进行热乳，乳制规程为7-9个道次，每道次加 工率为25 %-46 %，得到带坯； (6) 二连乳:将所述的带坯进行二连扎； (7) 中间退火:将二连乳后的所述带坯在600 °C_700 °C下保持退火3-4h; (8) 冷乳:将所述步骤(7)得到的所述带坯进行冷乳，乳制规程为2-3个道次，每道次加 工率为31%-62%; (9) 成品退火:将冷乳后的所述带坯在350°C_450°C下保持退火5-6h后，待温度降到80 °C -85 °C时出炉，得到铜合金带材。2. 根据权利要求1所述的环保型铜合金带材的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)在 拉铸时需加入覆盖剂并用惰性气氛或含氧低的气氛进行保护。3. 根据权利要求2所述的环保型铜合金带材的制备方法，其特征在于，所述覆盖剂为米 糠。4. 根据权利要求3所述的环保型铜合金带材的制备方法，其特征在于，所述惰性气氛为 氮气、氦气或惰性气氛中的一种或几种。5. 根据权利要求4所述的环保型铜合金带材的制备方法，其特征在于，步骤(5)和步骤 (7)中退火后均需用冷却水进行冷却。6. 根据权利要求5所述的环保型铜合金带材的制备方法，其特征在于，所述步骤(7)中 用冷却水冷却后，还需用质量分数为2%-4%的出30 4清洗所述带坯表面。7. 根据权利要求6所述的环保型铜合金带材的制备方法，其特征在于，在所述步骤(5) 和步骤(8)中，均需加入润滑乳液。8. 根据权利要求1-7任一所述的环保型铜合金带材的制备方法，其特征在于，所述铜合 金带材为H62、H65和H68带材。9. 根据权利要求1-7任一所述的环保型铜合金带材的制备方法，其特征在于，所述铜合 金带材为Cu-Zn-Al-X带材，其中X为Fe、Ni、Mg和Co中的一种。
【文档编号】C22C1/06GK106086496SQ201610428177
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月16日
【发明人】徐家祥, 杨非, 方德祥, 谢关福, 谭智泉, 方勋, 刘军德
【申请人】清远楚江铜业有限公司