CN105063416A - 一种环保节约型铜合金线材及其加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种环保节约型铜合金线材及其加工方法，属于铜合金线材技术领域。该铜合金线材的成分包括基本组分和添加组分；基本组分包括以下各种元素：Cu：57.0～59.5、Zn：40.2～42.8、Ni：0.003～0.01、Si：0.01～0.03、Fe：0.01～0.03；添加组分包括以下各种元素：P：0.001～0.05、Al：0.005～0.01、Mg：0.002～0.01、Sn：0.001～0.01、Pb：≤0.008、稀土元素RE≤0.25。本发明实现了铜合金线材含铅量低、含铜量低、磁性低和良好塑性加工性能的目标，同时该铜合金线材加工方法实现了短流程、高效率的生产目标。

Description

一种环保节约型铜合金线材及其加工方法

技术领域

本发明涉及铜合金线材技术领域，更具体地说，涉及一种环保节约型铜合金线材及其加工方法。

背景技术

由于服装用金属拉链要求具有一定的横向抗拉强度和轻滑度，且铜基合金易于化学着色，目前国内金属拉链以黄铜H65和H63牌号为主。而铜金属作为贵重金属，且属于资源消耗性资源，导致铜价格居于高位，同时服装用金属拉链金属回收率低，不利于资源重复利用，故为降低金属拉链含铜量，并保持金属拉链特有的机械性能，以及满足贸易出口，亟需研制出一种含铜量低的铜合金线材。同时生产服装用的金属拉链还要求铜合金线材具有含铅量低、磁性低和良好塑性加工性能。综上所述，现有技术中亟需一种含铅量低、含铜量低、磁性低和良好塑性加工性能的服装用铜合金线材。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中服装用铜合金线材的特殊要求，提供一种环保节约型铜合金线材及其加工方法，实现了铜合金线材含铅量低、含铜量低、磁性低和良好塑性加工性能的目标，同时该铜合金线材加工方法实现了短流程、高效率的生产目标。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的环保节约型铜合金线材，该铜合金线材的成分包括基本组分和添加组分；

其中，基本组分包括以下各种元素：Cu、Zn、Ni、Si和Fe，添加组分包括以下各种元素：P、Al、Mg、Sn、Pb和稀土元素RE；

所述基本组分中各元素的重量百分比为：Cu：57.0～59.5、Zn：40.2～42.8、Ni：0.003～0.01、Si：0.01～0.03、Fe：0.01～0.03；

所述添加组分中各元素的重量百分比为：P：0.001～0.05、Al：0.005～0.01、Mg：0.002～0.01、Sn：0.001～0.01、Pb：≤0.008、稀土元素RE≤0.25。

作为本发明更进一步的改进，所述基本组分中Ni和Fe的重量比值为1:1～10。

作为本发明更进一步的改进，所述稀土元素RE为La或Ce或La和Ce的混合。

本发明的环保节约型铜合金线材的加工方法，包括如下步骤，

(1)、配料工序：

按照权利要求1～3任意一项所述的一种环保节约型铜合金线材的成分进行配料；

(2)、熔炼铸造工序：

采用熔炼炉对步骤(1)所配的原料进行熔炼，熔炼炉内的熔体以潜流形式进入保温炉中，再通过伺服反推连铸设备进行水平或上引牵引铸造，得到铸坯；其中，熔炼炉、保温炉内覆盖10mm～15mm的木炭层，同时熔炼过程对熔体进行搅拌，保证合金的熔炼、铸造温度为1000℃～1200℃，伺服反推连铸动作为“拉-停-反推-停-拉”五个连续动作，每个动作的运行时间为0.003～0.01秒；

(3)、剥皮工序：

采用剥皮拉拔模或旋转式剥皮滚刀模将步骤(2)中熔炼铸造后的铸坯表层物进行清除，去除的表层物厚度为0.1～0.35mm；

(4)、轧制工序1：

采用多道次两辊或三辊冷轧，将步骤(3)剥皮工序后的铸坯轧制至工艺要求的直径尺寸；其中，轧制后线坯截面收缩率为65％～86％；

(5)、热处理工序1：

采用退火炉对经过步骤(4)的线坯进行气氛保护热处理；其中，加热温度为280～450℃，升温时间为1.5～2.8h，保温时间为2.5～3.5h，冷却时间为4.0～6.0h；

(6)、轧制工序2：

采用多道次两辊和多道次四辊组合式冷轧，将经过步骤(5)热处理后的线坯轧制至工艺要求的扁线或异型线材，其中，轧制后线坯截面收缩率为40％～58％；

(7)、热处理工序2：

采用退火炉对经过步骤(6)的线坯进行气氛保护热处理；其中，加热温度为280～450℃，升温时间为1.5～2.8h，保温时间为2.5～3.5h，冷却时间为4.0～6.0h；

(8)、拉拔工序：

采用单道次拉丝模配合，用外力作用于被拉线坯的前端，将经过步骤(7)热处理后的线坯从小于线坯断面的模孔中拉出，使其断面减小而长度增加，得到铜合金线材成品；

(9)、产品检验工序：

对步骤(8)拉拔后得到的成品进行检验，检验内容包括材料成分、成品尺寸偏差、表面粗糙度、线型和力学性能；通过检验工序，符合检验标准的产品进入步骤(10)，不合格产品进行改制或回炉处理；

(10)、包装入库工序：

将经过步骤(9)产品检验工序合格的成品，进行过磅、包装、入库，从而完成该铜合金线材的加工过程。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下显著效果：

(1)、本发明的环保节约型铜合金线材，通过添加固溶和生成弥散析出相的微量元素，来细化晶粒，增强合金熔体的流动性，进一步提高合金的加工塑性，提高了该铜合金线材的生产效率，实现了短流程、高效生产的目标。

(2)、本发明的环保节约型铜合金线材的加工方法，为了保持与H63、H65材料相同的优良加工塑性，采用连续圆线坯料轧制、组合式扁线轧制和气氛保护退火炉热处理技术，以利于进一步加工，气氛保护退火炉热处理技术的使用保证了软态成品表面具有一定的色泽、减少了金属损耗，同时实现了免酸洗，减少了酸洗对环境的污染，轧制工序的开发提高了材料的致密性，有效的提高了材料的机械加工性能。

(3)、本发明的环保节约型铜合金线材实现了含铅量低、含铜量低、磁性低和良好塑性加工性能的目标，通过Pb、Fe含量的控制满足了贸易出口的技术要求；同时该铜合金材料加工方法实现了短流程、高效率的生产目标。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，下面结合实施例对本发明作进一步的描述。

实施例1

本实施例的环保节约型铜合金线材，该铜合金线材的成分包括基本组分和添加组分；其中，基本组分包括以下各种元素：Cu、Zn、Ni、Si和Fe，添加组分包括以下各种元素：P、Al、Mg、Sn、Pb和稀土元素RE；基本组分中各元素的重量百分比为：Cu：57.0～59.5、Zn：40.2～42.8、Ni：0.003～0.01、Si：0.01～0.03、Fe：0.01～0.03；添加组分中各元素的重量百分比为：P：0.001～0.05、Al：0.005～0.01、Mg：0.002～0.01、Sn：0.001～0.01、Pb：≤0.008、稀土元素RE≤0.25。基本组分中Ni和Fe的重量比值为1:1～10。稀土元素RE为La或Ce或La和Ce的混合。

具体的，本实施例中，该铜合金线材的成分如下(按重量百分比计算，且忽略杂质)：Cu：57.0、Zn：42.8、Ni：0.003、Si：0.01、Fe：0.03；P：0.001、Al：0.005、Mg：0.002、Sn：0.001、Pb：0.007、La：0.1、Ce：0.041。

本实施例的环保节约型铜合金线材的加工方法，包括如下步骤，

(1)、配料工序：

在配料时，以废杂铜、电解铜、锌锭、中间合金为主，将该铜合金线材按照如下成分进行配料(按重量百分比计算，且忽略杂质)：Cu：57.0、Zn：42.8、Ni：0.003、Si：0.01、Fe：0.03；P：0.001、Al：0.005、Mg：0.002、Sn：0.001、Pb：0.007、La：0.1、Ce：0.041；

(2)、熔炼铸造工序：

采用有芯工频熔炼炉对步骤(1)所配的原料进行熔炼，熔炼炉内的熔体以潜流形式进入有芯工频保温炉中，再通过伺服反推连铸设备进行水平牵引铸造，得到铸坯，铸坯的直径为8.0mm，实现了熔炼铸造的连续作业，缩短了加工流程；其中，熔炼炉、保温炉内覆盖10mm的木炭层，同时加强熔炼过程对熔体的搅拌，保证合金的熔炼、铸造温度为1000℃，伺服反推连铸动作为“拉-停-反推-停-拉”五个连续动作，每个动作的运行时间为0.003秒；

(3)、剥皮工序：

步骤(2)中熔炼铸造后的铸坯表面粗糙、存在结晶纹，采用剥皮拉拔模将步骤(2)中熔炼铸造后的铸坯表层物进行均匀清除，去除的表层物厚度为0.1mm；

(4)、轧制工序1：

采用多道次两辊冷轧，将步骤(3)剥皮工序后的铸坯轧制至工艺要求的小规格直径尺寸，得到直径为3.25mm的线坯，线坯表面光滑；其中，轧制后线坯截面收缩率为65％；

(5)、热处理工序1：

采用退火炉对经过步骤(4)的线坯进行气氛保护热处理，经气氛保护热处理后，产品实现免酸洗；其中，加热温度为280℃，升温时间为1.5h，保温时间为2.5h，冷却时间为4.0h；

(6)、轧制工序2：

采用多道次两辊和多道次四辊组合式冷轧，将经过步骤(5)热处理后的线坯轧制至工艺要求的小规格扁线(1.05×4.12mm)，线坯表面光滑；其中，轧制后线坯截面收缩率为40％；

(7)、热处理工序2：

采用退火炉对经过步骤(6)的线坯进行气氛保护热处理，经气氛保护热处理后，产品实现免酸洗；其中，加热温度为280℃，升温时间为1.5h，保温时间为2.5h，冷却时间为4.0h；

(8)、拉拔工序：

采用单道次拉丝模配合，用外力作用于被拉线坯的前端，将经过步骤(7)热处理后的线坯从小于线坯断面的模孔中拉出，使其断面减小而长度增加，得到尺寸为0.9×3.95mm的铜合金线材成品；

(9)、产品检验工序：

对步骤(8)拉拔后得到的成品进行检验，将不合格产品进行剔除，检验内容包括材料成分、成品尺寸偏差、表面粗糙度、线型和力学性能；通过检验工序，符合检验标准的产品进入步骤(10)，不合格产品进行改制或回炉处理；其中，常见不合格产品的种类为：公差不合格、椭圆、拉痕、擦伤、“8”字线、裂纹、起皮、竹节、毛刺、断口不合、表面腐蚀、氧化色、凹坑、麻面和黑斑点等。

(10)、包装入库工序：

将经过步骤(9)产品检验工序合格的成品，进行过磅、包装、入库，从而完成该铜合金线材的加工过程。

实施例2

本实施例的环保节约型铜合金线材，该铜合金线材的成分包括基本组分和添加组分；其中，基本组分包括以下各种元素：Cu、Zn、Ni、Si和Fe，添加组分包括以下各种元素：P、Al、Mg、Sn、Pb和稀土元素RE；基本组分中各元素的重量百分比为：Cu：57.0～59.5、Zn：40.2～42.8、Ni：0.003～0.01、Si：0.01～0.03、Fe：0.01～0.03；添加组分中各元素的重量百分比为：P：0.001～0.05、Al：0.005～0.01、Mg：0.002～0.01、Sn：0.001～0.01、Pb：≤0.008、稀土元素RE≤0.25。基本组分中Ni和Fe的重量比值为1:1～10。稀土元素RE为La或Ce或La和Ce的混合。

具体的，本实施例中，该铜合金线材的成分如下(按重量百分比计算，且忽略杂质)：Cu：59.5、Zn：40.2、Ni：0.003、Si：0.03、Fe：0.03；P：0.05、Al：0.01、Mg：0.01、Sn：0.01、Pb：0.008、La：0.049、Ce：0.1。

本实施例的环保节约型铜合金线材的加工方法，包括如下步骤，

(1)、配料工序：

在配料时，以废杂铜、电解铜、锌锭、中间合金为主，将该铜合金线材按照如下成分进行配料(按重量百分比计算，且忽略杂质)：Cu：59.5、Zn：40.2、Ni：0.003、Si：0.03、Fe：0.03；P：0.05、Al：0.01、Mg：0.01、Sn：0.01、Pb：0.008、La：0.049、Ce：0.1。

(2)、熔炼铸造工序：

采用无芯感应熔炼炉对步骤(1)所配的原料进行熔炼，熔炼炉内的熔体以潜流形式进入无芯工频保温炉中，再通过伺服反推连铸设备进行上引牵引铸造，得到铸坯，铸坯的直径为9.0mm，实现了熔炼铸造的连续作业，缩短了加工流程；其中，熔炼炉、保温炉内覆盖15mm的木炭层，同时加强熔炼过程对熔体的搅拌，保证合金的熔炼、铸造温度为1200℃，伺服反推连铸动作为“拉-停-反推-停-拉”五个连续动作，每个动作的运行时间为0.01秒；

(3)、剥皮工序：

步骤(2)中熔炼铸造后的铸坯表面粗糙、存在结晶纹，采用旋转式剥皮滚刀模将步骤(2)中熔炼铸造后的铸坯表层物进行均匀清除，去除的表层物厚度为0.35mm；

(4)、轧制工序1：

采用多道次三辊冷轧，将步骤(3)剥皮工序后的铸坯轧制至工艺要求的小规格直径尺寸，得到直径为3.9mm的线坯，线坯表面光滑；其中，轧制后线坯截面收缩率为86％；

(5)、热处理工序1：

采用退火炉对经过步骤(4)的线坯进行气氛保护热处理，经气氛保护热处理后，产品实现免酸洗；其中，加热温度为450℃，升温时间为2.8h，保温时间为3.5h，冷却时间为6.0h；

(6)、轧制工序2：

采用多道次两辊和多道次四辊组合式冷轧，将经过步骤(5)热处理后的线坯轧制至工艺要求的成品异型线材：具体为5#Y型线坯，线坯表面光滑；其中，轧制后线坯截面收缩率为58％；

(7)、热处理工序2：

采用退火炉对经过步骤(6)的线坯进行气氛保护热处理，经气氛保护热处理后，产品实现免酸洗；其中，加热温度为450℃，升温时间为2.8h，保温时间为3.5h，冷却时间为6.0h；

(8)、拉拔工序：

采用单道次拉丝模配合，用外力作用于被拉线坯的前端，将经过步骤(7)热处理后的线坯从小于线坯断面的模孔中拉出，使其断面减小而长度增加，得到铜合金线材成品；

(9)、产品检验工序：

对步骤(8)拉拔后得到的成品进行检验，将不合格产品进行剔除，检验内容包括材料成分、成品尺寸偏差、表面粗糙度、线型和力学性能；通过检验工序，符合检验标准的产品进入步骤(10)，不合格产品进行改制或回炉处理；其中，常见不合格产品的种类为：公差不合格、椭圆、拉痕、擦伤、“8”字线、裂纹、起皮、竹节、毛刺、断口不合、表面腐蚀、氧化色、凹坑、麻面和黑斑点等。

(10)、包装入库工序：

将经过步骤(9)产品检验工序合格的成品，进行过磅、包装、入库，从而完成该铜合金线材的加工过程。

Claims (4)

1.一种环保节约型铜合金线材，其特征在于：该铜合金线材的成分包括基本组分和添加组分；

其中，基本组分包括以下各种元素：Cu、Zn、Ni、Si和Fe，添加组分包括以下各种元素：P、Al、Mg、Sn、Pb和稀土元素RE；

所述基本组分中各元素的重量百分比为：Cu：57.0～59.5、Zn：40.2～42.8、Ni：0.003～0.01、Si：0.01～0.03、Fe：0.01～0.03；

所述添加组分中各元素的重量百分比为：P：0.001～0.05、Al：0.005～0.01、Mg：0.002～0.01、Sn：0.001～0.01、Pb：≤0.008、稀土元素RE≤0.25。

2.根据权利要求1所述的一种环保节约型铜合金线材，其特征在于：所述基本组分中Ni和Fe的重量比值为1:1～10。

3.根据权利要求1所述的一种环保节约型铜合金线材，其特征在于：所述稀土元素RE为La或Ce或La和Ce的混合。

4.一种环保节约型铜合金线材的加工方法，其特征在于：包括如下步骤，

(1)、配料工序：

按照权利要求1～3任意一项所述的一种环保节约型铜合金线材的成分进行配料；

(2)、熔炼铸造工序：

采用熔炼炉对步骤(1)所配的原料进行熔炼，熔炼炉内的熔体以潜流形式进入保温炉中，再通过伺服反推连铸设备进行水平或上引牵引铸造，得到铸坯；其中，熔炼炉、保温炉内覆盖10mm～15mm的木炭层，同时熔炼过程对熔体进行搅拌，保证合金的熔炼、铸造温度为1000℃～1200℃，伺服反推连铸动作为“拉-停-反推-停-拉”五个连续动作，每个动作的运行时间为0.003～0.01秒；

(3)、剥皮工序：

采用剥皮拉拔模或旋转式剥皮滚刀模将步骤(2)中熔炼铸造后的铸坯表层物进行清除，去除的表层物厚度为0.1～0.35mm；

(4)、轧制工序1：

采用多道次两辊或三辊冷轧，将步骤(3)剥皮工序后的铸坯轧制至工艺要求的直径尺寸；其中，轧制后线坯截面收缩率为65％～86％；

(5)、热处理工序1：

采用退火炉对经过步骤(4)的线坯进行气氛保护热处理；其中，加热温度为280～450℃，升温时间为1.5～2.8h，保温时间为2.5～3.5h，冷却时间为4.0～6.0h；

(6)、轧制工序2：

采用多道次两辊和多道次四辊组合式冷轧，将经过步骤(5)热处理后的线坯轧制至工艺要求的扁线或异型线材，其中，轧制后线坯截面收缩率为40％～58％；

(7)、热处理工序2：

采用退火炉对经过步骤(6)的线坯进行气氛保护热处理；其中，加热温度为280～450℃，升温时间为1.5～2.8h，保温时间为2.5～3.5h，冷却时间为4.0～6.0h；

(8)、拉拔工序：

采用单道次拉丝模配合，用外力作用于被拉线坯的前端，将经过步骤(7)热处理后的线坯从小于线坯断面的模孔中拉出，使其断面减小而长度增加，得到铜合金线材成品；

(9)、产品检验工序：

对步骤(8)拉拔后得到的成品进行检验，检验内容包括材料成分、成品尺寸偏差、表面粗糙度、线型和力学性能；通过检验工序，符合检验标准的产品进入步骤(10)，不合格产品进行改制或回炉处理；

(10)、包装入库工序：

将经过步骤(9)产品检验工序合格的成品，进行过磅、包装、入库，从而完成该铜合金线材的加工过程。