鋅白銅拉鑄工藝的優(yōu)化

鋅白銅拉鑄工藝的優(yōu)化

隨著現(xiàn)代電子和通信產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，移動(dòng)通信的高覆蓋范圍和小型互聯(lián)晶體振動(dòng)器外殼的高可靠可靠性要求了鋅白銅帶[1.3]。鋅白銅一般采用水平連鑄工藝[4~6]、冷軋+退火工藝制備。由于該合金具有美麗的銀白色,在美國(guó)、日本、韓國(guó)等工業(yè)國(guó),還常用于接插件、光學(xué)儀器和照相器材零件、服裝、鍍銀底板、餐具、金屬構(gòu)件、鉚釘、拉鏈等,市場(chǎng)使用量大。由于其精度、表面質(zhì)量及機(jī)械性能要求高,多從日本、德國(guó)等先進(jìn)工業(yè)國(guó)進(jìn)口,價(jià)格高。上?？铺┕臼菄?guó)內(nèi)最先研制生產(chǎn)鋅白銅帶的企業(yè)。另外,國(guó)內(nèi)生產(chǎn)鋅白銅的廠(chǎng)家還主要有安徽鑫科、寧波興業(yè)、江西同創(chuàng)、山東天圓、福建紫金。但其生產(chǎn)的產(chǎn)品與高端產(chǎn)品相比還存在一定的差距,主要表現(xiàn)在300℃/3min處理時(shí)抗變色能力差。本項(xiàng)目主要是針對(duì)C7521和C7701兩種鋅白銅帶材在300℃/3min處理時(shí)的變色問(wèn)題,通過(guò)合金成分調(diào)整、表面粗糙度控制和控制清洗等工藝措施的實(shí)施,產(chǎn)業(yè)化制備出性能、表面質(zhì)量等方面均完全滿(mǎn)足現(xiàn)代電子屏蔽用銅帶要求的鋅白銅帶。1白銅制、白銅制鋅白銅的成分如表1所示。鋅白銅的制備工藝路線(xiàn)如圖1所示:2試驗(yàn)結(jié)果與討論2.1鑄造工藝參數(shù)的確定鋅白銅兼有銅和鎳兩種金屬的熔煉特性,它比銅熔點(diǎn)高,吸氣能力強(qiáng),在熔煉時(shí),其熔體同時(shí)吸入氧和氫,鎳極易與氧反應(yīng)生成氧化亞鎳,銅與氧反應(yīng)生成氧化亞銅,均溶于熔體中,凝固結(jié)晶時(shí)分布在鑄坯晶界處,不利于軋制。通過(guò)對(duì)保溫爐和熔化爐覆蓋厚度為150~200mm的煅燒木炭,出爐前利用銅鎂錳復(fù)合中間合金對(duì)熔體脫氧、除氣,鑄坯組織得到顯著改善。確定的鋅白銅鑄造工藝參數(shù)如表2所示。卷坯表面光滑、無(wú)孔洞、無(wú)壓痕、無(wú)邊裂、無(wú)橫向和中心裂紋、無(wú)金屬或非金屬壓入,結(jié)晶線(xiàn)清晰且基本對(duì)稱(chēng),無(wú)邊部殘瘤,鑄坯成品率由原來(lái)的89%提高到96.5%。微量元素硫是影響鋅白銅發(fā)黃的主要原因;硫和銅可形成沿晶界分布的脆性化合物,易產(chǎn)生“冷脆”,同時(shí)降低銅帶的耐蝕性。為了消除硫元素對(duì)鑄坯的影響,加稀土元素鈰。由于稀土元素鈰易于硫親和,形成復(fù)雜化合物從熔體中排除,從而凈化熔體,減少鑄錠中的缺陷。另外,由于稀土元素鈰在鋅白銅中的溶解度極小,在合金凝固過(guò)程中聚集在液相與固相的界面上,促使了新晶核的形成,因而能明顯地細(xì)化晶粒,改善合金的組織性能。合金典型的鑄造組織如圖2所示。在鋅白銅帶熔煉鑄造中,在合金中添加微量的Al和Ce,同時(shí)通過(guò)潤(rùn)滑條件的改善,降低了帶材表面的粗糙度,顯著改善鋅白銅帶材的抗氧化變色性能。2.2金相組織和再結(jié)晶組織鋅白銅帶材在加工過(guò)程中需要經(jīng)過(guò)粗軋和精軋,帶材由14.8mm厚的鑄坯粗軋至2.5mm(或2.35mm),粗軋的金相組織如圖3所示,為典型的加工纖維狀組織。具體軋制工藝參數(shù)如表3所示。中間退火在光亮式罩式爐中進(jìn)行,退火溫度640℃,退火后合金的金相組織如圖4所示,為典型的再結(jié)晶組織。成品退火溫度控制在460℃,其組織如圖5所示,為再結(jié)晶組織,此時(shí)再結(jié)晶組織比較細(xì)小、均勻。2.3表面的清洗和清洗液的制備在300℃保溫3min的帶材中,選取典型試樣,用P1400的金相砂紙打磨發(fā)現(xiàn),發(fā)黃的物質(zhì)僅位于帶材的表層,且很容易被打磨掉,故在清洗線(xiàn)上安裝了一對(duì)研磨刷和一對(duì)拋光刷,型號(hào)分別為P600和P2000,結(jié)果發(fā)現(xiàn):帶材經(jīng)300℃處理后,表面發(fā)黃程度顯著改善。鋅白銅帶在車(chē)間里放置一段時(shí)間后,清洗線(xiàn)附件的霧氣比較嚴(yán)重,會(huì)使帶材表面發(fā)生吸氧腐蝕。此時(shí)帶材表面是一層白色的氧化鋅,經(jīng)過(guò)清洗線(xiàn)清洗時(shí)帶材表面的氧化鋅會(huì)被酸洗洗掉,帶材表面出現(xiàn)了缺陷,抗氧化性瞬間降低。通過(guò)酸堿液洗掉鋅白銅帶材表面的氧化鋅后,還需要通過(guò)刷子刷掉表面的裸露的銅鎳合金,降低帶材表面的粗糙度。具體的清洗液的濃度和實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表4所示。由表4可以看出若保持酸液濃度為13%不變,用不同濃度的堿液清洗帶材,然后把帶材放在馬弗爐內(nèi),300℃烘烤3min之后發(fā)現(xiàn):隨堿液濃度的增加,帶材表面的顏色在逐漸減輕。2.4帶白銅包裝的機(jī)械性能鋅白銅帶材機(jī)械性能如表5所示。3金屬基屏蔽材料1.通過(guò)對(duì)鋅白銅合金熔體脫氧、拉鑄工藝優(yōu)化,連鑄卷坯表面光滑,無(wú)孔洞、無(wú)壓痕,無(wú)邊裂,無(wú)橫向和中心裂紋、無(wú)金屬或非金屬壓入,無(wú)邊部殘瘤,鑄坯成品率由原來(lái)的89%提高到96.5%。2.對(duì)鋅白銅化學(xué)成分進(jìn)行微調(diào),增加微量Ce、Al,并通過(guò)表面粗糙度控制和堿液清