一种高性能锡磷青铜带及其生产方法

摘要

本发明公开了一种高性能锡磷青铜带及其生产方法，各元素的重量百分含量分别为：Sn 9～11％；P0.03～0.35％；Zn≤0.2％；Fe≤0.1％；Pb≤0.2％；余量为铜。通过严格控制锡磷青铜合金的铸造工艺、轧制工艺、退火工艺，生产出锡含量在9～11％的高性能锡磷青铜带合金产品，满足IT行业以及电子通讯行业高弹性、高强度、高硬度铜合金的应用要求。

权利要求

1.一种高性能锡磷青铜带的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括以下工艺：熔铸——双面铣面——粗轧机开坯轧制——裁边——罩式炉中间退火——脱脂清洗——精轧机留底轧制——气垫炉留底退火——精轧机成品轧制——罩式炉成品退火——脱脂清洗——矫直板形——成品分条、包装；

所述锡磷青铜带按重量百分比含有以下物质：Sn 9 11%；P 0.03 0.35%；Zn ≤0.2%；Fe ~ ~≤0.1%；Pb ≤0.2%；余量为铜；

所述熔铸工艺中采用水平连铸，其牵引工艺参数为：引拉升降加速度均为66 68mm/s2，~引拉长度为13 14mm，引拉速度为13 28mm/s，停顿时间2500 2800ms，反升降加速度均为60~ ~ ~ ~

62 mm/s2，反推长度1.0 2.0 mm，反推速度9 12 mm/s；

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所述气垫炉留底退火工艺参数为：退火温度为700 720℃，退火速度为45 49m/min；控~ ~制留底料的抗拉强度在400 410MPa之间；

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所述罩式炉中间退火工艺参数为：退火温度为520 550℃，保温时间为6 8h；

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所述罩式炉成品退火工艺参数为：退火温度为480 520℃，保温时间为6 8h；

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精轧机成品轧制工艺采用3-4道次，首道次加工率为20% 25%，其余道次按2-4个加工率~逐渐递减的分配方法；张力按前道次张力大于后道次张力设定，前者大于后者10-25kN；第一道次张力为40 45kN。

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2.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于：所述P的重量百分含量为0.1 0.2%。

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3.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述牵引工艺参数为：引拉升降加速度均为66 mm/s2，引拉长度为13 mm，引拉速度为28 mm/s，停顿时间2800 ms，反升降加速度均为60 mm/s2，反推长度2.0 mm，反推速度9 mm/s。

4.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述气垫炉留底退火工艺参数为：退火温度为720℃，退火速度为47m/min；控制留底料的抗拉强度为406MPa。

说明书

一种高性能锡磷青铜带及其生产方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种高性能锡磷青铜带及其生产方法。

背景技术

[0002] 锡磷青铜具有高的强度；优良的弹性；耐蚀、耐磨、抗磁；易钎焊、电镀；以及良好的加工性能，是目前应用最广泛、最重要、最经济的弹性铜合金材料，在电子、电气设备中被广泛用于制作各种接插件、连接件、继电器、接触器、导线端子、触头和弹簧等元器件。

[0003] 当前，广泛应用于新兴领域电子产品的锡磷青铜带材必须具有均匀性能、高表面质量和高尺寸精度。但是目前在锡磷青铜生产中存在以下难题：针对铸造工艺,铸造高性能锡磷青铜合金组织中存在显微缩松、枝晶偏析和反偏析的问题是需要解决的首要问题；轧制工艺，高性能薄带产品要求大加工率轧制，产品性能才能达到要求，但相对厚带而言，同样的加工率下，薄带轧制的绝对压下量会有所增大，因此，薄带轧制工艺的道次分配是轧制的难点；退火工艺，退火引起的粘结极易影响轧制时的公差和轧制安全，尤其是薄带产品。

发明内容

[0004] 为解决上述问题，本发明提供了一种高性能锡磷青铜带及其生产方法，通过严格控制锡磷青铜合金的铸造工艺、轧制工艺、退火工艺，生产出锡含量在9～11％的高性能锡磷青铜带合金产品，满足IT行业以及电子通讯行业高弹性、高强度、高硬度铜合金的应用要求。

[0005] 一种高性能锡磷青铜带，按重量百分比含有以下物质：Sn 9～11％；P 0.03～0.35％；Zn≤0.2％；Fe≤0.1％；Pb≤0.2％；余量为铜。其中P的重量百分含量优选为0.1～
0.2％。

[0006] 一种高性能锡磷青铜带的生产方法，包括以下工艺：熔铸——双面铣面——粗轧机开坯轧制——裁边——罩式炉中间退火——脱脂清洗——精轧机留底轧制——气垫炉留底退火——精轧机成品轧制——罩式炉成品退火——脱脂清洗——矫直板形——成品分条、包装。

[0007] 所述熔铸工艺中采用水平连铸，其牵引工艺参数为：引拉升降加速度均为66～68mm/s2，引拉长度为13～14mm，引拉速度为13～28mm/s，停顿时间2500～2800ms，反升降加速度均为60～62mm/s2，反推长度1.0～2.0mm，反推速度9～12mm/s。

[0008] 进一步地，所述牵引工艺参数优选为：引拉升降加速度均为66mm/s2，引拉长度为2
13mm，引拉速度为28mm/s，停顿时间2800ms，反升降加速度均为60mm/s ，反推长度2.0mm，反推速度9mm/s。

[0009] 精轧机成品轧制工艺采用3-4道次，首道次加工率为20％～25％，其余道次按2-4个加工率逐渐递减的分配方法；张力按前道次张力大于后道次张力设定，前者大于后者10-25KN；第一道次张力为40～45KN。采用该工艺可以获得稳定的轧制，解决轧制过程中的薄带易断带的问题。

[0010] 所述气垫炉留底退火工艺参数为：退火温度为700～720℃，退火速度为45～49m/min；控制留底料的抗拉强度在400～410Mpa之间。

[0011] 进一步地，所述气垫炉留底退火工艺参数优选为：退火温度为720℃，退火速度为47m/min；控制留底料的抗拉强度为406Mpa之间。

[0012] 所述罩式炉中间退火工艺参数为：退火温度为520～550℃，保温时间为6～8h。

[0013] 所述罩式炉成品退火工艺参数为：退火温度为480～520℃，保温时间为6～8h。

[0014] 在铸造工艺中，铸造锡磷青铜合金组织中存在显微缩松、枝晶偏析和反偏析的问题是需要解决的首要问题。稳定铸造温度，缩小保温炉的温度波动范围，热电偶的安装是关键，在安装时必须将热电偶伸入到保护套顶端，使测量温度更接近铜水的实际温度。采用本发明的牵引工艺参数拉出的铸坯质量较稳定，表面较好，边部不易出现开裂现象，且成分较均匀。

[0015] 在轧制工艺中，由于高性能锡磷青铜产品锡含量较高，弹性好，当塑性变形量较大时，其加工硬化同时也非常明显。高性能薄带产品要求大加工率轧制，产品性能才能达到要求，但相对厚带而言，同样的加工率下，薄带轧制的绝对压下量会有所增大，因此，薄带轧制工艺的道次分配是轧制的难点。轧制高性能薄带的特点是绝对压下量小、相对压下量大，轧辊呈负辊缝，轧制力较大，经常会出现轧制压力极限报警；轧制前后张力要小，避免张力过大造成断带。因此，避免轧制过压力现象，轧制薄带时轧制规程选择3-4个道次，道次分配采用小的道次加工率，首道次加工率不超过25％，其余道次按2-4个加工率逐渐递减的分配方法。张力按前张力大于后张力设定，前者大于后者10-25KN。采用该工艺可以获得稳定的轧制，解决轧制过程中的薄带易断带的问题。

[0016] 在退火工艺中，退火引起的粘结极易影响轧制时的公差和轧制稳定性，①为解决在制料的罩式炉退火的粘结问题，粗轧机在轧制在制料的最后一道次时使用15～20KN小张力轧制，以减轻罩式炉退火粘结。同时将退火后的在制料安排脱脂清洗及松卷，避免中轧轧制时因粘结造成断带和公差不稳的问题；②为解决留底料罩式炉退火的粘结问题，采用气垫炉退火，该台设备特点是改变罩式炉的成卷固定退火的方式，采用展开式连续退火方式，利用高温使材料晶粒快速再结晶，从而避免了成品轧制时的粘结问题，保证了成品的表面质量、公差质量和轧制稳定性。

[0017] 本发明通过调整铸造工艺、轧制工艺、热处理工艺，成功生产出高性能锡磷青铜薄带产品，满足了高端客户的要求，本产品的开发大大提高了原有锡磷青铜C5191、C5210的机械性能。

[0018] 高性能锡磷青铜带生产中，采用的各工艺的参数如下表1所述：

[0019] 表1

[0020]

[0021]

具体实施方式

[0022] 一种高性能锡磷青铜带，按重量百分比含有以下物质，如表2所示：

[0023] 表2

[0024]  Sn P Fe Pb Zn Cu
实施例1 9.0％ 0.1％ 0.005％ 0.005％ 0.003％ 余量
实施例2 9.5％ 0.2％ 0.007％ 0.15％ 0.005％ 余量
实施例3 10.0％ 0.03％ 0.003％ 0.10％ 0.10％ 余量
实施例4 10.5％ 0.15％ 0.002％ 0.008％ 0.15％ 余量
实施例5 11.0％ 0.35％ 0.1％ 0.2％ 0.2％ 余量

[0025] 实施例1

[0026] 一种高性能锡磷青铜带，按重量百分比含有表2中实施例1所示的物质。

[0027] 上述高性能锡磷青铜带的生产方法，包括以下工艺：熔铸——双面铣面——粗轧机开坯轧制——裁边——罩式炉中间退火——脱脂清洗——精轧机留底轧制——气垫炉留底退火——精轧机成品轧制——罩式炉成品退火——脱脂清洗——矫直板形——成品分条、包装；各工艺的参数如表3中的实施例1所示。

[0028] 一种高性能锡磷青铜带的生产方法，其中各工艺的参数如表3中实施例1所示所示；

[0029] 其中水平连铸中的牵引工艺参数如表4中的实施例1所示；

[0030] 表3

[0031]

[0032] 精轧机成品轧制工艺选择3-4个道次，道次分配采用小的道次加工率，由前到后各道次的加工率分别为23％、20％、18％、15％；由前到后各道次的张力分别为45KN、33KN、20KN、10KN。

[0033] 气垫炉留底退火时，控制留底料的抗拉强度在406Mpa。

[0034] 实施例2

[0035] 一种高性能锡磷青铜带，按重量百分比含有表2中实施例2所示的物质。

[0036] 上述高性能锡磷青铜带的生产方法，包括以下工艺：熔铸——双面铣面——粗轧机开坯轧制——裁边——罩式炉中间退火——脱脂清洗——精轧机留底轧制——气垫炉留底退火——精轧机成品轧制——罩式炉成品退火——脱脂清洗——矫直板形——成品分条、包装；各工艺的参数如表3中的实施例2所示。

[0037] 一种高性能锡磷青铜带的生产方法，其中各工艺的参数如表3中实施例2所示所示；

[0038] 其中水平连铸中的牵引工艺参数如表4中的实施例2所示；

[0039] 精轧机成品轧制工艺选择3-4个道次，道次分配采用小的道次加工率，由前到后各道次的加工率分别为20％、18％、15％、12％；由前到后各道次的张力分别为40KN、30KN、18KN、8KN。

[0040] 气垫炉留底退火时，控制留底料的抗拉强度在400Mpa。

[0041] 表4

[0042]

[0043] 实施例3

[0044] 一种高性能锡磷青铜带，按重量百分比含有表2中实施例3所示的物质。

[0045] 上述高性能锡磷青铜带的生产方法，包括以下工艺：熔铸——双面铣面——粗轧机开坯轧制——裁边——罩式炉中间退火——脱脂清洗——精轧机留底轧制——气垫炉留底退火——精轧机成品轧制——罩式炉成品退火——脱脂清洗——矫直板形——成品分条、包装；各工艺的参数如表3中的实施例3所示。

[0046] 一种高性能锡磷青铜带的生产方法，其中各工艺的参数如表3中实施例3所示所示；

[0047] 其中水平连铸中的牵引工艺参数如表4中的实施例3所示；

[0048] 精轧机成品轧制工艺选择3-4个道次，道次分配采用小的道次加工率，由前到后各道次的加工率分别为24％、22％、18％、16％；由前到后各道次的张力分别为42KN、32KN、20KN、10KN。。

[0049] 气垫炉留底退火时，控制留底料的抗拉强度在403Mpa。

[0050] 实施例4

[0051] 一种高性能锡磷青铜带，按重量百分比含有表2中实施例4所示的物质。

[0052] 上述高性能锡磷青铜带的生产方法，包括以下工艺：熔铸——双面铣面——粗轧机开坯轧制——裁边——罩式炉中间退火——脱脂清洗——精轧机留底轧制——气垫炉留底退火——精轧机成品轧制——罩式炉成品退火——脱脂清洗——矫直板形——成品分条、包装；各工艺的参数如表3中的实施例4所示。

[0053] 一种高性能锡磷青铜带的生产方法，其中各工艺的参数如表3中实施例4所示所示；

[0054] 其中水平连铸中的牵引工艺参数如表4中的实施例4所示；

[0055] 精轧机成品轧制工艺选择3-4个道次，道次分配采用小的道次加工率，由前到后各道次的加工率分别为20％、17％、15％、12％；由前到后各道次的张力分别为43KN、33KN、23KN、10KN。

[0056] 气垫炉留底退火时，控制留底料的抗拉强度在408Mpa。

[0057] 实施例5

[0058] 一种高性能锡磷青铜带，按重量百分比含有表2中实施例5所示的物质。

[0059] 上述高性能锡磷青铜带的生产方法，包括以下工艺：熔铸——双面铣面——粗轧机开坯轧制——裁边——罩式炉中间退火——脱脂清洗——精轧机留底轧制——气垫炉留底退火——精轧机成品轧制——罩式炉成品退火——脱脂清洗——矫直板形——成品分条、包装；各工艺的参数如表3中的实施例5所示。

[0060] 一种高性能锡磷青铜带的生产方法，其中各工艺的参数如表3中实施例5所示所示；

[0061] 其中水平连铸中的牵引工艺参数如表4中的实施例5所示；

[0062] 精轧机成品轧制工艺选择3-4个道次，道次分配采用小的道次加工率，由前到后各道次的加工率分别为22％、20％、16％、13％；由前到后各道次的张力分别为44KN、30KN、20KN、10KN。

[0063] 气垫炉留底退火时，控制留底料的抗拉强度在410Mpa。

[0064] 根据以上各实施例的制备方法制备得到的高性能锡磷青铜带的性能如表5所示：

[0065] 表5

[0066]  实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
抗拉强度(Mpa) 853 856 850 851 852
维氏硬度(HV) 62 61 62 61 63
延伸率(％) 18 17 18 17 17

[0067] 上述参照实施例对高性能锡磷青铜带及其生产方法进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，可按照所限定范围列举出若干个实施例，因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属本发明的保护范围之内。