Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

CN108453222B - 一种铜基弹性合金薄带的减量化制备方法 - Google Patents

一种铜基弹性合金薄带的减量化制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108453222B
CN108453222B CN201810201300.4A CN201810201300A CN108453222B CN 108453222 B CN108453222 B CN 108453222B CN 201810201300 A CN201810201300 A CN 201810201300A CN 108453222 B CN108453222 B CN 108453222B
Authority
CN
China
Prior art keywords
strip
copper
casting
nickel
cold
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201810201300.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108453222A (zh
Inventor
曹光明
王志国
李成刚
张元祥
陈晨
刘振宇
王国栋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Northeastern University China
Original Assignee
Northeastern University China
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Northeastern University China filed Critical Northeastern University China
Priority to CN201810201300.4A priority Critical patent/CN108453222B/zh
Publication of CN108453222A publication Critical patent/CN108453222A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108453222B publication Critical patent/CN108453222B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/001—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths of specific alloys
    • B22D11/004—Copper alloys
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/06—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars
    • B22D11/0622—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars formed by two casting wheels
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C9/00—Alloys based on copper
    • C22C9/06—Alloys based on copper with nickel or cobalt as the next major constituent

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)

Abstract

一种铜基弹性合金薄带的减量化制备方法，按以下步骤进行：(1)按设计成分冶炼铜合金获得铜合金熔体，其成分按质量百分数含Ni 7.5～15％，Sn 5～10％，杂质≤0.05％，其余为Cu；(2)浇入中间包，控制过热度为15～40℃，然后浇入双辊薄带铸轧机进行连铸，铸带出铸辊后水冷，控制冷却速度≥35℃/s，250～400℃卷取；(3)进行单阶段冷轧获得冷轧带；(4)将冷轧带在350～450℃进行时效处理。本发明的方法可有效抑制Sn元素的偏析，省去传统工艺中均匀化退火、热轧、固溶处理等工艺，简化工艺，降低成本，节约资源。

Description

一种铜基弹性合金薄带的减量化制备方法
技术领域
本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种铜基弹性合金薄带的减量化制备方法。
背景技术
铜基弹性合金作为一种重要的功能材料，具有高强度高弹性、良好的机械性能、优良的导电导热性能且耐腐蚀和高温，在载流弹性元件、电子电力、仪表仪器、导电元件等方面得到广泛运用。Sn作为溶质原子溶解在以Cu原子为溶剂的点阵中形成固溶体，但由于Sn元素在Cu中溶解度有限，且其溶解度随温度的降低而急剧降低，因此当Sn超过一定量时，Sn元素将会产生严重的偏析，这使得一方面传统的生产工序中包含了长时间均匀化、固溶处理等繁琐工序，耗费了大量的资源。另一方面，由于固溶处理受到铜合金基体加热温度的限制，固溶温度需要结合合金成分进行限制，以避免形成过烧等缺陷，于是限制了合金元素的添加量，从而无法进一步提高性能。因此，生产出均匀，晶粒细化，存在大量的等轴晶且孪晶界增多的铜带，这将大大挺高铜带的力学性能和物理性能。显然，传统生产流程在这方面已经无法解决这些固有的矛盾问题。
发明内容
针对传统的铜基弹性合金薄带制备制备工艺存在的上述不足，本发明提供一种铜基弹性合金薄带的减量化制备方法，基于双辊博带了连铸技术，省去均匀化、热轧工序、固溶处理等工艺，控制生产成本，降低能耗和排放，同时保证抑制枝晶形成，产品的成分均匀，性能良好。
为实现上述目的，本发明的方法按以下步骤进行：
(1)按设计成分冶炼铜合金，获得铜合金熔体，其成分按质量百分数含Ni 7.5～15％，Sn 5～10％，杂质≤0.05％，其余为Cu；
(2)将铜合金熔体通过浇口进入中间包，控制过热度为15～40℃，中间包预热温度1100～1200℃，然后浇入双辊薄带铸轧机进行连铸，制成厚度1.0～3.0mm的铸带，铸带出铸辊后喷水冷却，控制冷却速度≥35℃/s，冷却至250～400℃卷取；
(3)铸带经酸洗和表面处理后进行单阶段冷轧获得冷轧带，其中冷轧的道次压下率为15～20％，总压下率85～95％；
(4)将冷轧带在350～450℃进行时效处理，时间2～8h，获得铜基弹性合金薄带。
上述方法中，连铸时控制液位高度50～100mm，连铸棍的转速35～45m/min。
上述的铜基弹性合金薄带的抗拉强度1050～1327MPa，电导率16.5～18.2％IACS，弹性比功4.225～5.894GPa。
上述的铸带的凝固组织晶粒尺寸50～200μm，凝固组织中孪晶界比例≥30％。
双辊薄带铸轧技术，是以转动的两个铸辊为结晶器，将液态铜水直接注入铸辊和侧封板组成的熔池内，由液态铜水直接凝固成形厚度为1～6mm薄带，可不需经过均匀化、热轧等常规生产工序；其工艺特点是液态金属在结晶凝固的同时承受压力加工和塑性变形，在很短的时间内完成从液态金属到固态薄带的全部过程，凝固速度可达102～104℃/s，大大细化合金的凝固晶粒尺寸，同时抑制合金元素的偏析与析出过程，使得冷轧前铜带，基体成分均匀，组织细化，特殊晶界数量充分，而且强化相处于固溶状态，基体塑性变形顺利；因此，薄带连铸制备铜基弹性元件的特点决定了其可以提供新的技术思路，一方面因其较大的冷却速度可使Ni、Sn等元素来不及及时扩散从而形成过饱和的固溶体，免去了常规工艺中均匀化和固溶处理部分，有效节约能源且晶粒细化无枝晶偏析；另一方面，薄带连铸可直接生产1.0～3.0mm铸带，比常规热轧带薄，可经过单阶段冷轧制备极薄带，有效减小冷轧压下量，提高成材率；因此，基于以上研究发明了双辊薄带连铸制备铜基弹性合金工艺流程，其工艺流程短，节约资源，成品性能好。
本发明在充分研究亚快速凝固铜合金的物理冶金及铸轧工艺基础上，提出了更加明确获得高性能铸轧铜带的工艺参数，如所需过热度、液位高度和铸轧速度等核心工艺参数，以及铸后冷速、冷却方式匹配、卷取温度等关键工艺参数，并且根据亚快速凝固铜合金的技术原理提出高性能铜合金成分范围、晶粒组织特点控制范围，如晶粒大小、孪晶界比例等。
本发明的优点是：
(1)基于双辊薄带铸轧技术的短流程优势和亚快速凝固特点，可有效抑制Sn元素的偏析，获得均匀细小的等轴晶，可省去传统工艺中均匀化退火、热轧、固溶处理等工艺，简化工艺，降低成本，节约资源；
(2)提出明确铸轧工艺参数控制范围，如过热度、液位高度、铸轧速度、铸后冷却方式，卷取温度，这些环节控制得当，才能获得良好的力学和物理性能；
(3)在大量科学实验的基础上，提出了凝固铸带组织的晶粒尺寸和特殊晶界比例范围；
(4)采用薄带连铸工艺可直接生产出1.0～3.0mm的铸带，比常规热轧带薄，可经过单阶段冷轧制备极薄带，有效减小冷轧压下量，提高成材率。
附图说明
图1为本发明实施例1中的铸带图1铸带金相组图(a)及孪晶界分布图(b)；
图2为本发明实施例1中的铸带组织偏析情况分布图。
具体实施方式
本发明实施例中硬度测试采用的标准为GB/T 4342-1991《金属显微维氏硬度试验方法》。
本发明实施例中电导率测试采用的标准为GB/T 32791-2016《铜及铜合金导电率涡流测试方法》。
本发明实施例中弹性比功测试采用的标准为GB T 22315-2008。
本发明实施例中铸带的凝固组织晶粒尺寸50～200μm，凝固组织中孪晶界比例≥30％。
实施例1
按设计成分冶炼铜合金，获得铜合金熔体，其成分按质量百分数含Ni 9％，Sn6％，杂质≤0.05％，其余为Cu；
将铜合金熔体通过浇口进入中间包，控制过热度为15℃，中间包预热温度1100℃，然后浇入双辊薄带铸轧机进行连铸，制成厚度2.0mm的铸带，连铸时控制液位高度50mm，连铸棍的转速35m/min；铸带出铸辊后立即进行喷水冷却，控制冷却速度35℃/s，冷却至400℃卷取；铸带金相组织及特殊孪晶界分布如图1所示，铸带组织元素偏析情况分布如图2所示，由图可见，利用该方法制备的Cu-Ni-Sn合金明显抑制了Sn和Ni元素的偏析，铸带组织已没有树枝晶，出现了均匀分布的等轴晶，并有大量孪晶生成，减缓了大角晶界对电子的阻碍作用；
铸带经酸洗和表面处理后进行单阶段冷轧获得冷轧带，其中冷轧的道次压下率为15～20％，总压下率90％；冷轧带厚度0.2mm；
将冷轧带在350℃进行时效处理，时间8h，获得铜基弹性合金薄带，其抗拉强度1067MPa，电导率18％IACS，弹性比功4.225GPa。
实施例2
方法同实施例1，不同点在于：
(1)铜合金熔体的成分按质量百分数含Ni 15％，Sn 8％；
(2)控制过热度为25℃，中间包预热温度1150℃，铸带厚度3.0mm，连铸时控制液位高度100mm，连铸棍的转速45m/min；铸带出铸辊后控制冷却速度40℃/s，380℃卷取；
(3)冷轧的总压下率95％；冷轧带厚度0.15mm；
(4)时效处理温度450℃，时间2h，铜基弹性合金薄带的抗拉强度1327MPa，电导率16.5％IACS，弹性比功5.367GPa。
实施例3
方法同实施例1，不同点在于：
(1)铜合金熔体的成分按质量百分数含Ni 7.5％，Sn 5％；
(2)控制过热度为20℃，中间包预热温度1200℃，铸带厚度1.0mm，连铸时控制液位高度80mm，连铸棍的转速40m/min；铸带出铸辊后控制冷却速度45℃/s，350℃卷取；
(3)冷轧的总压下率85％；冷轧带厚度0.15mm；
(4)时效处理温度380℃，时间6h，铜基弹性合金薄带的抗拉强度1050MPa，电导率18.2％IACS，弹性比功4.567GPa。
实施例4
方法同实施例1，不同点在于：
(1)铜合金熔体的成分按质量百分数含Ni 15％，Sn 5％；
(2)控制过热度为30℃，中间包预热温度1150℃，铸带厚度2.0mm，连铸时控制液位高度60mm，连铸棍的转速35m/min；铸带出铸辊后控制冷却速度50℃/s，300℃卷取；
(3)冷轧的总压下率90％；冷轧带厚度0.2mm；
(4)时效处理温度400℃，时间4h，铜基弹性合金薄带的抗拉强度1235MPa，电导率17.6％IACS，弹性比功5.494GPa。
实施例5
方法同实施例1，不同点在于：
(1)铜合金熔体的成分按质量百分数含Ni 10％，Sn 10％；
(2)控制过热度为40℃，中间包预热温度1200℃，铸带厚度1.5mm，连铸时控制液位高度90mm，连铸棍的转速45m/min；铸带出铸辊后控制冷却速度55℃/s，250℃卷取；
(3)冷轧的总压下率85％；冷轧带厚度0.23mm；
(4)时效处理温度420℃，时间3h，铜基弹性合金薄带的抗拉强度1170MPa，电导率16.8％IACS，弹性比功4.467GPa。

Claims (1)

1.一种铜基弹性合金薄带的减量化制备方法，其特征在于按以下步骤进行：
（1）按设计成分冶炼铜合金，获得铜合金熔体，其成分按质量百分数含Ni 7.5~15%，Sn5~10%，杂质≤0.05%，其余为Cu；
（2）将铜合金熔体通过浇口进入中间包，控制过热度为15~40℃，中间包预热温度1100~1200℃，然后浇入双辊薄带铸轧机进行连铸，制成厚度1.0~3.0mm的铸带，铸带出铸辊后喷水冷却，控制冷却速度≥35℃/s，冷却至250~400℃卷取；连铸时控制液位高度50~100mm，连铸辊的转速35~45m/min；铸带的凝固组织晶粒尺寸50~200μm，凝固组织中孪晶界比例≥30%；
（3）铸带经酸洗和表面处理后进行单阶段冷轧获得冷轧带，其中冷轧的道次压下率为15~20%，总压下率85~95%；
（4）将冷轧带在350~450℃进行时效处理，时间2~8h，获得铜基弹性合金薄带；铜基弹性合金薄带的抗拉强度1050~1327MPa，电导率16.5~18.2%IACS，弹性比功4.225~5.894GPa。
CN201810201300.4A 2018-03-12 2018-03-12 一种铜基弹性合金薄带的减量化制备方法 Expired - Fee Related CN108453222B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810201300.4A CN108453222B (zh) 2018-03-12 2018-03-12 一种铜基弹性合金薄带的减量化制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810201300.4A CN108453222B (zh) 2018-03-12 2018-03-12 一种铜基弹性合金薄带的减量化制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108453222A CN108453222A (zh) 2018-08-28
CN108453222B true CN108453222B (zh) 2019-11-05

Family

ID=63216670

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810201300.4A Expired - Fee Related CN108453222B (zh) 2018-03-12 2018-03-12 一种铜基弹性合金薄带的减量化制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108453222B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109822066B (zh) * 2019-04-08 2020-12-25 东北大学 一种铜基非晶薄带材连续制备的方法
CN110846533A (zh) * 2019-10-30 2020-02-28 东北大学 一种基于亚快速凝固的Cu-Ni-Si合金薄带的制备方法
CN114101608B (zh) * 2020-08-26 2023-05-09 宝山钢铁股份有限公司 一种薄带连铸6xxx铝合金板带及其制备方法
JP7538775B2 (ja) * 2021-05-27 2024-08-22 日本碍子株式会社 銅合金
CN115786765B (zh) * 2022-11-22 2024-04-19 中色正锐(山东)铜业有限公司 一种高强高弹铜合金箔材及其加工制备方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS53142315A (en) * 1977-05-18 1978-12-12 Kobe Steel Ltd Manufacture of cu-ni-sn alloy material
US4388270A (en) * 1982-09-16 1983-06-14 Handy & Harman Rhenium-bearing copper-nickel-tin alloys
JPS61272339A (ja) * 1985-05-27 1986-12-02 Kobe Steel Ltd 繰返し曲げ性に優れた電子部品用リ−ド材およびその製造法
JPS6263633A (ja) * 1985-09-13 1987-03-20 Mitsubishi Steel Mfg Co Ltd 可撓性を有する銅基合金
DE4103963A1 (de) * 1991-02-09 1992-08-13 Kabelmetal Ag Verfahren zum kontinuierlichen stranggiessen von kupferlegierungen
JP6190674B2 (ja) * 2013-09-09 2017-08-30 古河電気工業株式会社 銅合金板材及びその製造方法
CN105014025A (zh) * 2015-07-23 2015-11-04 烟台万隆真空冶金股份有限公司 一种铜镍锡合金带的生产方法
CN105316520B (zh) * 2015-11-26 2017-11-14 山西春雷铜材有限责任公司 一种Cu‑Ni‑Sn铜合金板带的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN108453222A (zh) 2018-08-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108453222B (zh) 一种铜基弹性合金薄带的减量化制备方法
CN108359836B (zh) 一种基于亚快速凝固的Cu-Cr-Zr合金薄带的制备方法
CN103060622B (zh) 用连续铸轧法生产汽车散热片用铝-锰-锌-钪铝合金箔
CN107805745B (zh) 一种高强耐候铝合金导电轨型材及其制备方法
CN108425050B (zh) 一种高强高韧铝锂合金及其制备方法
KR20220038072A (ko) 구리-철 합금 슬라브 잉곳의 비진공 다운 드로잉 연속 주조 생산 공정
CN104294155B (zh) 一种超低碳取向硅钢及其制备方法
WO2017097078A1 (zh) 高导电铝合金材料及其铝合金电缆导体的制备方法
CN108246804B (zh) 一种高弯折性能压延铜箔的制备方法
CN105543714A (zh) 一种双相不锈钢薄带及其近终成形制备方法
CN102534409A (zh) 一种低成本抗皱铁素体不锈钢及其生产方法
CN109338236A (zh) 一种基于薄带铸轧的易焊接碳素结构钢及其制造方法
CN106636731B (zh) 高强度高延伸黄铜合金带材的加工工艺
CN111992684A (zh) 一种钛青铜合金铸锭的制备方法
WO2015060492A1 (ko) 결정립이 미세화된 알루미늄-아연-마그네슘-구리 합금 판재의 제조방법
CN108067596B (zh) 一种薄带铸轧制备TiAl合金均匀组织板坯的方法
CN109161730A (zh) 母线槽用铝合金导体材料及其制备方法
CN115125406A (zh) 一种铜铬合金及其制备方法
CN106756528B (zh) 一种高氮中锰钢薄带及其近终成形制备方法
CN117226059B (zh) 改善高碳低合金钢宏观和半宏观偏析的压下控制方法
CN103103407B (zh) 一种高热稳定性的变形铝合金及制备方法
CN104831110B (zh) 一种Cu‑Cr‑Ag合金结晶器铜板及其制备工艺
CN102517476B (zh) 一种减小疏松和缩松的高强度铝合金及其制备方法
CN110846533A (zh) 一种基于亚快速凝固的Cu-Ni-Si合金薄带的制备方法
CN105088038A (zh) 一种高导热耐腐蚀镁合金及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20191105

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee