用于薄规格电连接器端子的铜钢铜复合材料及其制备方法与流程

本发明属于薄规格电连接器端子用复合材料领域，具体涉及一种用于薄规格电连接器端子的铜钢铜复合材料及其制备方法。

背景技术：

近年来，随着电子信息产业的迅速发展，我国在通信、高性能计算机、数字电视等领域也取得一系列重大技术突破。目前，我国已经成为全球最大的电子信息产品制造基地。随着信息交流的设备越来越智能化，电子设备中电路的复杂性大幅度增加，内部的电子元器件向高性能化、微型化发展。比如，智能手机电连接器端子不仅性能需要满足高导电性能和高强度的要求，而且产品的尺寸也在向超薄化发展。

目前，电连接器端子所采用的铜合金材料不能很好地兼顾高导电性和高强度。同时，国内对于薄规格(≤0.1mm)电连接器端子材料尚不能自主生产。现阶段所采用的生产工艺复杂、能耗高、污染大。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供一种用于薄规格电连接器端子的铜钢铜复合材料及制备方法，以Q195、Q235、Q345或不锈钢等钢带为基材，T3纯铜为覆材，利用冷轧复合工艺，获得具有良好结合强度、力学性能、导电性能的复合薄带产品，为解决铜合金难以兼顾导电性能与高强度的问题提供了可行的解决办法。复合材料中钢层主要承受外载荷，铜层起导电作用。

具体技术方案如下：

一种薄规格电连接器端子用铜钢铜复合材料，所述待复合的铜带和钢带原料厚度均小于1mm，复合材料成品厚度为0.01～0.3mm，各层金属带的厚度比为铜：钢：铜＝30％～45％：10％～40％：30％～45％。

一种薄规格电连接器端子用铜钢铜复合材料的制备方法，以牌号为Q195、Q235、Q345或不锈钢等钢带为基材，T3纯铜为覆材，利用冷轧复合工艺，经表面处理-冷轧复合-扩散退火-异步冷轧减薄，将铜钢铜三层金属带复合，具体制备方法如下：

(1)按顺序将成卷的待复合铜带、钢带、铜带分别套装在三个卷筒上，两侧卷筒装上铜卷，中间卷筒装上钢卷,三层金属带叠起来，其端部从轧机入口侧穿过轧机的工作辊缝，绕在出口侧的卷取机卷筒上；

(2)启动轧机在线表面处理装置，将待复合的铜带和钢带表面进行在线钢刷打磨，同时启动风刀，对打磨的金属表面进行在线吹洗，使得待复合的金属表面清洁并带有一定的粗糙度，表面粗糙度值为 Rz＝80μm～120μm；

(3)启动轧机电源，设定轧制速度为0.3～5m/s，对轧件施加 50～200MPa的前、后张应力，进行带张力冷轧复合，在复合轧制过程中，在轧件向前运行的同时进行表面处理；

(4)将复合带进行扩散退火；

(5)将成卷的复合带套装在轧机卷筒上，端部通过轧机的工作辊缝绕在另一侧的卷筒上；

(6)启动轧机电源，设定轧制速度0.3～5m/s，可采用同步轧制，也可采用异步轧制，为调节轧制异速比为1～1.4，对轧件施加 50～200MPa的前、后张力，开动轧机，进行同步或者异步冷轧；

(7)重复步骤(5)，直至轧件减薄至目标尺寸0.01～0.3mm。

步骤(3)所述的冷轧复合采用同步轧机轧制复合，采用单道次大压下量复合，总压下率≥70％。

步骤(4)所述扩散退火的退火温度为600～1000℃，退火时间为 0.2～6h。

步骤(4)所述扩散退火时热处理炉为气氛保护炉，保护气体为氩气或氢气。

步骤(6)所述的复合带的减薄采用的是异步冷轧减薄，调节轧制异速比为1.0～1.4。

待复合金属的放料卷筒采用上中下三个卷筒，上、下卷筒装上铜卷，中间卷筒装上钢卷，上部铜卷为下开卷，下部铜卷为上开卷。

备料时，待复合的铜带的宽度小于钢带的宽度。

一种用于制备权利要求1所述薄规格电连接器端子用铜钢铜复合材料的表面在线处理装置，包括钢刷打磨部分和气刀清洗部分两个部分，所述钢刷打磨部分包括4个钢刷，在金属复合的过程中，钢刷的转动方向与金属带前进的方向相反，对待复合的金属带进行表面处理，钢带的表面处理是双面处理，铜带进行单侧表面处理，经过钢刷打磨后的金属表面的粗糙度为Rz＝80μm～120μm；气刀清洗部分包括 2个气刀，气刀喷出高速的气体对经钢刷打磨后的表面进行清洗，气刀的刀口与金属带呈45°；表面处理时，金属带两侧的钢刷和气刀独立工作，分开控制，钢刷距离金属表面的距离可以调节，钢刷采用变频电机控制，速度可调，可调节二者间距和钢刷转速来调节金属表面处理后的粗糙度。

本方法的优点是：

(1)本发明以Q195、Q235、Q345或不锈钢等钢带为基材，T3 纯铜为覆材，利用冷轧复合工艺，获得具有良好结合强度、力学性能、导电性能的复合薄带产品，为解决铜合金难以兼顾导电性能与高强度的问题提供了可行的解决办法。复合材料中钢层主要承受外载荷，铜层起导电作用。

(2)采用冷轧复合-扩散退火-冷轧减薄的工艺，相比传统的爆炸焊接、热轧等过程，能够明显减少工序，降低能耗，减轻对环境的污染。

(3)在冷轧减薄的过程中可采用同步轧制，也可采用异步轧制，通过异速比在线调节实现带张力异步轧制，可使轧件承受压缩-剪切- 拉伸复合成形作用，有利于加大减薄量。突破电连接器端子铜材厚度下限，解决国内对于薄规格电连接器端子材料不能自主生产的难题；

(4)采用Q345钢带为基材，T3纯铜为覆材，厚度为0.08mm 铜钢铜厚度比是40％：20％：40％的复合极薄带具有优良的综合性能，主要指标为抗拉强度为500MPa，导电率为76.6％IACS；

(5)采用Q235钢带为基材，T3纯铜为覆材，厚度为0.1mm的铜钢铜复合带经过500℃/2h退火后，反复弯曲达到325次，具有优良的抗弯性能和机械成形性能。

(6)本发明提出一种金属带表面处理在线控制装置，装置包括两个部分，钢刷打磨部分和气刀清洗部分。在金属复合的过程中，表面在线处理装置包括钢刷打磨和气刀清洗两个部分。所述钢刷打磨部分包括4个钢刷，在金属复合过程中，钢刷的转动方向与金属带前进的方向相反。经过钢刷打磨后的金属表面粗糙度为Rz＝80μm～120μm。气刀清洗部分包括2个气刀，气刀喷出高速气体对经钢刷打磨后的表面进行清洗，气刀刀口与金属带呈45°，保证待复合金属带表面清洁且具有一定的粗糙度，有利于冷轧复合。表面处理时，金属带两侧的钢刷和气刀独立工作，分开控制，以实现金属带的单、双面处理。钢刷距离金属表面的距离可以调节，以调节金属表面处理后的粗糙度。

附图说明

图1为铜钢铜三层冷轧复合示意图；

图2为待复合金属表面在线处理装置；

图3为复合带厚度对抗拉强度的影响；

图4为复合带厚度对导电性能的影响；

图5为复合带厚度对弯曲性能的影响。

其中，1-铜带，2-钢带，3-铜带，4-双侧导向辊，5-表面在线处理装置，6-单侧导向辊，7-支撑辊，8-工作辊，9-复合带，10-钢刷， 11-气刀，12-待复合金属带。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明，但本发明的保护范围不受实施例所限。

实施例1：

将原料厚度为0.6mm的T3纯铜带和厚度为0.3mm的Q235钢带进行冷轧复合，制备铜钢铜复合极薄带，其主要步骤如下：

(1)按顺序将成卷的待复合铜带、钢带、铜带分别套装在三个卷筒上，三层金属带的端部通过轧机的工作辊缝绕在另一侧的卷筒上；

(2)启动轧机表面在线处理装置，将待复合的铜带和钢带表面进行钢刷打磨，同时启动风刀，对打磨的金属表面进行吹洗。表面在线处理装置包括钢刷打磨和气刀清洗两个部分。所述钢刷打磨部分包括四个钢刷6，在金属复合的过程中，钢刷6的转动方向与金属带前进的方向相反，对待复合金属带8进行表面处理，经过钢刷6打磨后的金属表面的粗糙度为Rz＝100μm；气刀清洗部分包括两个气刀7，气刀7喷出高速的气体对经钢刷打磨后的表面进行清洗，气刀7的刀口与金属带呈45°，保证待复合金属带8表面清洁且具有一定的粗糙度，有利于冷轧复合；表面处理时，金属带两侧的钢刷6和气刀7独立工作，分开控制，以实现金属带的单、双面处理。钢刷距离金属表面的距离可以调节，通过调节这二者之间的距离，来调节金属表面处理后的粗糙度。

(3)启动轧机电源，设定轧制速度为0.5m/s，对轧件施加张力为120MPa，预压紧力为200kN。开动轧机，进行冷轧复合。在复合过程中，同时进行表面处理；

(4)将复合带进行扩散退火，为了防止复合带中的铜在退火时被氧化，故退火采用气氛保护，保护气体为氩气或氢气，退火温度为 700℃，退火时间为2h；

(5)将成卷的复合带套装在轧机卷筒上，端部通过轧机的工作辊缝绕在另一侧的卷筒上；

(6)启动轧机电源，设定轧制速度为0.5m/s，调节轧制异速比为1.2，对轧件施加张力为80MPa，预压紧力设为50kN，开动轧机，进行冷轧异步减薄；

(7)重复步骤(5)，直至复合带减薄至目标尺寸0.04mm。

厚度为0.04mm铜钢铜厚度比是40％：20％：40％的复合极薄带具有优良的综合性能，主要指标为抗拉强度为430MPa，导电率为 71.3％IACS；

实施例2：

将原料厚度为0.5mm的T3纯铜带和厚度为0.5mm的Q345钢带进行冷轧复合，制备铜钢铜复合极薄带，其主要步骤如下：

(1)按顺序将成卷的待复合铜带、钢带、铜带分别套装在三个卷筒上，三层金属带的端部通过轧机的工作辊缝绕在另一侧的卷筒上；

(2)启动轧机表面在线处理装置，将待复合的铜带和钢带表面进行钢刷打磨，同时启动风刀，对打磨的金属表面进行吹洗。表面处理设备包括钢刷打磨部分和气刀清洗部分两个部分，所述钢刷打磨部分包括四个钢刷6，在金属复合的过程中，钢刷6的转动方向与金属带前进的方向相反，对待复合金属带8进行表面处理，经过钢刷6打磨后的金属表面的粗糙度为Rz＝120μm；气刀清洗部分包括两个气刀 7，气刀7喷出高速的气体对经钢刷打磨后的表面进行清洗，气刀7 的刀口与金属带呈45°，保证待复合金属带8表面清洁且具有一定的粗糙度，有利于冷轧复合；表面处理时，金属带两侧的钢刷6和气刀 7独立工作，分开控制，以实现金属带的单、双面处理。钢刷距离金属表面的距离可以调节，通过调节这二者之间的距离，来调节金属表面处理后的粗糙度。

(3)启动轧机电源，设定轧制速度为0.8m/s，对轧件施加张力为180MPa，预压紧力为240kN，开动轧机，进行冷轧复合。在复合过程中，表面处理同时进行；

(4)将复合带进行扩散退火，退火温度为800℃，退火时间为 2h；

(5)将成卷的复合带套装在轧机卷筒上，端部通过轧机的工作辊缝绕在另一侧的卷筒上；

(6)启动轧机电源，设定轧制速度为0.8m/s，调节轧制异速比为1.3，对轧件施加张力为150MPa，预压紧力设为80kN，开动轧机，进行冷轧异步减薄；

(7)重复步骤(5)，直至复合带减薄至目标尺寸0.1mm。

厚度为0.1mm铜钢铜厚度比是33.3％：33.4％：33.3％的复合极薄带具有优良的综合性能，主要指标为抗拉强度为650MPa，导电率为64％IACS。