專(zhuān)利名稱(chēng)：一種制備Cu－Cr－Zr合金板帶的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制備Cu-Cr-Zr合金板帶的方法，屬于有色金屬加工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
當(dāng)前，Cu-Cr-Zr合金材料的生產(chǎn)以棒材為主，其工藝為先將電解銅與其它合金按比例配好，在真空度小于10-3Pa以下開(kāi)始加熱熔煉，熔煉結(jié)束之后直接在真空爐內(nèi)澆鑄，合金鑄錠經(jīng)擠壓成棒材或鍛造出各種產(chǎn)品坯，然后進(jìn)行熱處理和精加工；這種方法生產(chǎn)的Cu-Cr-Zr合金主要用于電氣化列車(chē)架空導(dǎo)線、電氣工程開(kāi)關(guān)觸橋和連鑄結(jié)晶器等。
對(duì)于大規(guī)模集成電路需求的Cu-Cr-Zr合金板帶，僅僅采用快速凝固法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)性探索，制備出帶條狀材料和薄片材料；但是，要規(guī)模化制備Cu-Cr-Zr合金板帶還有很多問(wèn)題尚待解決。
快速凝固制備Cu-Cr-Zr合金的方法存在以下問(wèn)題①快速凝固通過(guò)固熔度擴(kuò)展和晶粒細(xì)化來(lái)提高合金強(qiáng)度，固熔度的擴(kuò)展必然導(dǎo)致合金電阻率上升，導(dǎo)電性能下降；②快速凝固高的空位濃度和固熔度的擴(kuò)展，會(huì)引起大尺寸熔質(zhì)原子在空位濃度高的區(qū)域偏聚，小尺寸熔質(zhì)原子在受壓縮區(qū)域偏聚，研究表明，這種偏聚增加了合金的脆性；③快速凝固法制備合金板帶時(shí)，形變強(qiáng)化效果差，因此對(duì)合金強(qiáng)度提高有限；④快速凝固法受限于其工藝和設(shè)備，不能進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)，限制了其產(chǎn)業(yè)化發(fā)展前景。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題，提供一種制備Cu-Cr-Zr合金板帶的方法。
本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)一種制備Cu-Cr-Zr合金板帶的方法，其特征在于包括以下工序步驟①均火將鑄態(tài)的合金錠進(jìn)行銑面，在800～1100℃具有氣體保護(hù)的電阻爐中進(jìn)行均火處理5～240分鐘；②熱軋經(jīng)均火處理的合金錠進(jìn)行熱軋?zhí)幚恚瑹嶙冃蔚目傋冃瘟繛?5～80％，終軋溫度在600℃以上；③固熔熱變形板在具有氣體保護(hù)的電阻爐中進(jìn)行固熔處理，固熔溫度為800～1100℃，固熔時(shí)間0.1～6小時(shí)，固熔之后進(jìn)行淬火處理，淬火前板帶溫度在800℃以上；④冷變形固熔淬火板進(jìn)行冷變形，冷變形的變形量為20～90％，變形速度為15～30轉(zhuǎn)/分鐘；⑤時(shí)效冷變形板帶在具有氣體保護(hù)的電阻爐中進(jìn)行時(shí)效工藝處理；⑥終軋對(duì)合金板帶進(jìn)行微量變形處理，變形量為1～50％，變形速度為15～25轉(zhuǎn)/分鐘。
進(jìn)一步地，上述的一種制備Cu-Cr-Zr合金板帶的方法，步驟②所述的熱軋?zhí)幚頌?～5道次，其中熱軋第一道次和第二道次的變形量分別為1～15％；步驟①、步驟③和步驟⑤所述的保護(hù)氣體為惰性氣體氮?dú)饣蛘邭鍤狻?br> 再進(jìn)一步地，上述的一種制備Cu-Cr-Zr合金板帶的方法，步驟④冷變形之前進(jìn)行酸洗或銑面處理；步驟⑥終軋之前也進(jìn)行酸洗或銑面處理。
更進(jìn)一步地，上述的一種制備Cu-Cr-Zr合金板帶的方法，步驟⑤所述時(shí)效工藝為單級(jí)時(shí)效，時(shí)效溫度300～600℃，時(shí)效時(shí)間1～10小時(shí)；步驟⑤所述時(shí)效工藝也可以為雙級(jí)時(shí)效，先在450～600℃下時(shí)效0.1～4小時(shí)，再在溫度300～450℃下時(shí)效0.1～8小時(shí)。
本發(fā)明技術(shù)方案的突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步主要體現(xiàn)在(1)采用固熔、熱軋、冷變形和時(shí)效等多種強(qiáng)化方式相結(jié)合制備Cu-Cr-Zr合金板帶，顯著提高了合金抗拉強(qiáng)度(大于570MPa)和硬度(大于175HV)，并且保持了高的電導(dǎo)率(大于80％IACS)，能夠完全滿足大規(guī)模集成電路所需框架材料的要求；(2)本發(fā)明技術(shù)方案制備Cu-Cr-Zr合金板帶的設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，生產(chǎn)成本低，經(jīng)濟(jì)效益顯著。


下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步說(shuō)明圖1本發(fā)明制備Cu-Cr-Zr合金的工藝流程示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明采用固熔、熱軋、時(shí)效和冷變形等多種強(qiáng)化方法制備Cu-Cr-Zr合金板帶，其具體工藝為①均火將鑄態(tài)的合金錠進(jìn)行銑面，在800～1100℃具有氮?dú)饣驓鍤獗Ｗo(hù)的電阻爐中進(jìn)行均火處理5～240分鐘；②熱軋經(jīng)均火處理的合金錠進(jìn)行熱軋?zhí)幚?，熱?～5道次，其中熱軋第一道次和第二道次的變形量分別為1～15％，熱變形的總變形量為15～80％，終軋溫度在600℃以上；③固熔熱變形板在具有氮?dú)饣驓鍤獗Ｗo(hù)的電阻爐中進(jìn)行固熔處理，固熔溫度為800～1100℃，固熔時(shí)間0.1～6小時(shí)，固熔之后進(jìn)行淬火處理，淬火前板帶溫度在800℃以上；④冷變形固熔淬火板進(jìn)行冷變形，冷變形的變形量為20～90％，變形速度為15～30轉(zhuǎn)/分鐘；⑤時(shí)效冷變形板帶在具有氮?dú)饣驓鍤獗Ｗo(hù)的電阻爐中進(jìn)行時(shí)效處理，時(shí)效處理可采用兩種工藝一是在溫度為300～600℃下時(shí)效處理1～10小時(shí)；二是在溫度450～600℃下時(shí)效0.1～4小時(shí)，再在溫度300～450℃下時(shí)效0.1～8小時(shí)；⑥終軋對(duì)合金板帶進(jìn)行微量變形處理，變形量為1～50％，變形速度為15～25轉(zhuǎn)/分鐘。
在固熔處理和時(shí)效處理中，采用工業(yè)純氮?dú)饣驓鍤庾霰Ｗo(hù)氣體，并在冷變形之前對(duì)合金板帶表面進(jìn)行清洗，保證合金板帶在熱處理過(guò)程中低合金元素的損失和表面的光滑平整，該方法在保持電導(dǎo)率大于80％IACS的條件下，大幅度提高了合金抗拉強(qiáng)度，完全能夠滿足大規(guī)模集成電路所用框架的需求，實(shí)現(xiàn)合金板帶的規(guī)?；a(chǎn)。
圖1是本發(fā)明制備Cu-Cr-Zr合金的工藝流程示意圖，下面結(jié)合圖1對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
實(shí)施例1采用Cu-Cr-Zr合金錠作為原料，其化學(xué)成分見(jiàn)表1。合金錠在銑床上進(jìn)行銑面，然后在采用氬氣作保護(hù)氣體的電阻爐中進(jìn)行均火處理，溫度為940℃，保溫2小時(shí)；之后直接從電阻爐中取出，進(jìn)行熱軋?zhí)幚?，第一道次和第二道次變形量分別為10％，第三、四和五道次變形量加大，總變形量為50％；熱軋板在氬氣保護(hù)下，進(jìn)行固熔處理，固熔溫度為1000℃，固熔4小時(shí)后，進(jìn)行淬火處理；固熔板帶經(jīng)過(guò)酸洗處理后進(jìn)行冷變形，冷變形的變形量為60％，變形速度為19轉(zhuǎn)/分鐘；時(shí)效處理在氬氣保護(hù)電阻爐中，500℃保溫6小時(shí)；終軋的變形量為30％，變形速度為22轉(zhuǎn)/分鐘。上述過(guò)程中制備的Cu-Cr-Zr合金板帶性能見(jiàn)表1。
表1

實(shí)施例2以雙級(jí)時(shí)效代替單級(jí)時(shí)效，雙級(jí)時(shí)效溫度為560℃保溫1小時(shí)，然后降溫到460℃保溫6小時(shí)，其他工藝與實(shí)施例1相同。上述過(guò)程制備的Cu-Cr-Zr合金板帶性能見(jiàn)表2。
表2

實(shí)施例3固熔后冷變形量增大為80％，變形速度為25轉(zhuǎn)/分鐘；其他工藝采用與實(shí)施例1相同的條件，上述過(guò)程制備的Cu-Cr-Zr合金板帶性能見(jiàn)表3。
表3

顯然，從以上實(shí)施例表明，本發(fā)明采用固熔、熱軋、冷變形和時(shí)效等多種強(qiáng)化方式相結(jié)合制備Cu-Cr-Zr合金板帶，顯著提高了合金的抗拉強(qiáng)度和硬度，并且保持高電導(dǎo)率，其抗拉強(qiáng)度大于570MPa、硬度大于175HV、電導(dǎo)率大于80％IACS、延伸率大于7％；能夠完全滿足大規(guī)模集成電路所需框架材料的要求，實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模生產(chǎn)，生產(chǎn)成本低，經(jīng)濟(jì)效益顯著。
以上通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作了進(jìn)一步說(shuō)明，給出的例子僅是應(yīng)用范例，不能理解為對(duì)本發(fā)明權(quán)利要求保護(hù)范圍的一種限制。
權(quán)利要求
1.一種制備Cu-Cr-Zr合金板帶的方法，其特征在于包括以下工序步驟——①均火將鑄態(tài)的合金錠進(jìn)行銑面，在800～1100℃具有保護(hù)氣體的電阻爐中進(jìn)行均火處理5～240分鐘；②熱軋經(jīng)均火處理的合金錠進(jìn)行熱軋?zhí)幚恚瑹嶙冃蔚目傋冃瘟繛?5～80％，終軋溫度在600℃以上；③固熔熱變形板在具有氣體保護(hù)的電阻爐中進(jìn)行固熔處理，固熔溫度為800～1100℃，固熔時(shí)間0.1～6小時(shí)，固熔之后進(jìn)行淬火處理，淬火前板帶溫度在800℃以上；④冷變形固熔淬火板進(jìn)行冷變形，冷變形的變形量為20～90％，變形速度為15～30轉(zhuǎn)/分鐘；⑤時(shí)效冷變形板帶在具有氣體保護(hù)的電阻爐中進(jìn)行時(shí)效工藝處理；⑥終軋對(duì)合金板帶進(jìn)行微量變形處理，變形量為1～50％，變形速度為15～25轉(zhuǎn)/分鐘。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備Cu-Cr-Zr合金板帶的方法，其特征在于步驟②所述的熱軋?zhí)幚頌?～5道次，其中熱軋第一道次和第二道次的變形量分別為1～15％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備Cu-Cr-Zr合金板帶的方法，其特征在于步驟①、步驟③和步驟⑤所述的保護(hù)氣體為惰性氣體氮?dú)饣蛘邭鍤狻?br> 4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備Cu-Cr-Zr合金板帶的方法，其特征在于步驟④冷變形之前進(jìn)行酸洗或銑面處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備Cu-Cr-Zr合金板帶的方法，其特征在于步驟⑤所述時(shí)效工藝為單級(jí)時(shí)效，時(shí)效溫度300～600℃，時(shí)效時(shí)間1～10小時(shí)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備Cu-Cr-Zr合金板帶的方法，其特征在于步驟⑤所述時(shí)效工藝為雙級(jí)時(shí)效，先在450～600℃下時(shí)效0.1～4小時(shí)，再在溫度300～450℃下時(shí)效0.1～8小時(shí)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備Cu-Cr-Zr合金板帶的方法，其特征在于步驟⑥終軋之前進(jìn)行酸洗或銑面處理。
全文摘要
本發(fā)明提供一種制備Cu－Cr－Zr合金板帶的方法，其工藝①將合金錠進(jìn)行銑面，在具有保護(hù)氣體的電阻爐中進(jìn)行均火處理；②進(jìn)行熱軋?zhí)幚?，熱變形的總變形量?5～80％，終軋溫度在600℃以上；③在具有氣體保護(hù)的電阻爐中進(jìn)行固熔處理，固熔之后進(jìn)行淬火處理；④進(jìn)行冷變形；⑤在具有氣體保護(hù)的電阻爐中進(jìn)行時(shí)效處理；⑥對(duì)合金板帶進(jìn)行微量變形處理，變形量為1～50％，變形速度為15～25轉(zhuǎn)/分鐘。該產(chǎn)品的抗拉強(qiáng)度大于570MPa、電導(dǎo)率大于80％IACS、延伸率大于7％、硬度大于175HV，完全滿足大規(guī)模集成電路所需引線框架材料的要求，實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模生產(chǎn)，生產(chǎn)成本低，經(jīng)濟(jì)效益顯著。
文檔編號(hào)C21D8/00GK1928145SQ20061009632
公開(kāi)日2007年3月14日 申請(qǐng)日期2006年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月20日
發(fā)明者慕思國(guó), 郭富安, 曹興民, 向朝建, 楊春秀, 湯玉瓊 申請(qǐng)人:蘇州有色金屬加工研究院