一種高精度異型銅帶的無缺陷生產工藝的制作方法

本發明涉及有色金屬加工的技術領域，特別涉及高精度異型銅帶加工的技術領域。

背景技術：

高精度異型銅帶是制造大功率分立器件的專用材料，制造大功率分立器件的異形框架是由高精度異型銅帶沖制而成。常見的異型銅帶根據端面形狀不同分為U型、T型、L型、W型、階梯型等，應用于分立器件的異型銅帶屬于高精尖銅帶品種，要求其具有高精度、高表面光潔度、高性能一致性。

常見的高精度異型銅帶的生產方法包括高速錘鍛-高精度冷軋法、銑削法、孔型軋制法、拉伸法等多種，通常周期較長，步驟復雜，生產成本較高，對坯料的要求高。

另外，在目前所有的制備高精度異型銅帶的工藝中，銅帶都會出現嚴重表面缺陷，如起皮，厚薄部交接處裂紋，不均勻形變，撕裂，產生拉痕，出現銅帶缺口，出現不明原因的皺紋、波浪等。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種可使最終得到的高精度異型銅帶平整均一,無起皮，裂口，大小波紋、皺紋及其它表面缺陷等產生，同時制得的產品韌性好、強度高、拉伸率大的生產工藝。

本發明的技術方案如下：

一種高精度異型銅帶的無缺陷生產工藝，包括以下步驟：

（1）熔煉；

（2）銅桿連鑄：采用上引法將熔煉的銅合金進行銅桿連鑄，得到銅合金銅桿；

（3）連續擠壓：將所述銅合金銅桿通過連續擠壓的方式成型為連續擠壓帶胚；

（4）一次軋制：將所述連續擠壓帶胚在軋輥上進行軋制，成型為主體為T型異型銅帶、邊緣兩側為下降的階梯形的連續帶材，即得到第一連續帶材，此處T型異型銅帶是指的形狀上包括厚料、位于厚料兩側的薄邊、及連接厚料與薄邊之間的傾斜的連接面的、端面形狀基本呈倒T字形的銅帶；所述第一連續帶材厚料厚度為T1，薄邊厚度為t1，連接面與豎直方向的夾角為θ1；

（5）一次退火：將所述第一連續帶材進行退火處理；

（6）二次軋制：將退火處理后的第一連續帶材進行再次的軋制，以調整經一次退火后第一連續帶材中薄邊及厚料的厚度，和薄邊與厚料之間的連接處的傾斜程度，得到第二連續帶材，其厚料厚度為T2，薄邊厚度為t2，連接面與豎直方向的夾角為θ2；

（7）二次退火：將所述第二連續帶材進行展開式光亮退火處理；

（8）三次軋制：將經過二次退火的第二連續帶材再次進行軋制，以調整經二次退火后第二連續帶材中薄邊及厚料的厚度，得到第三連續帶材，其厚料厚度為T3，薄邊厚度為t3；

（9）定位剪邊：將第三連續帶材進行定位剪邊，剪邊時將在步驟（4）~（8）中保持在連續帶材兩側的階梯形部分一同剪去；

（10）脫脂鈍化；

且t2=1/5~1/4t1，T2=1/4~1/3T1，t3=1/2~4/5t2，T3=3/5~4/5T2。

優選的是：所述θ2=1~5/2θ1。

該基本技術方案通過銅桿連鑄、連續擠壓、連續軋制、熱處理等過程可實現高精度異型銅帶的連續化生產，整體工藝步驟與周期相對于傳統的高精度異型銅帶的制備周期顯著減少，通過在不同的軋制過程中增加不同的熱處理，可顯著提升高精度異型銅帶的力學性能，其中二次退火的過程還可加強產品的化學穩定性，特別是在一次軋制的過程中成型為主體為T型異型銅帶、邊緣兩側為下降的階梯形的連續帶材，這種形狀的異型銅帶可在接下來的（5）~（8）的過程有效避免T型異型銅帶出現現有加工技術中常常出現的、而且特別容易大規模爆發的銅帶邊緣缺口，銅帶產生大面積波紋、皺紋的現象，可將這些現象的發生率大大降低，同時也顯著降低了厚薄部交接處撕裂、銅帶不均勻形變，銅帶出現拉痕等表面缺陷的發生。

另外優選的是：所述第一連續帶材的邊緣兩側的階梯形包括兩級階梯，其中第一階梯在下，第二階梯在上，第一階梯厚度為第二階梯厚度的3~5倍。

該優選實施方案可在基礎技術方案的基礎上，進一步降低上述表面缺陷的產生，可在基礎技術方案的基礎上，再將銅帶邊緣缺口，銅帶波紋、皺紋的表面缺陷的發生率降低90%。

其進一步的優選是：所述第二階梯在其厚度方向上的階梯面為向內凹陷的曲面。

其另一種進一步優選的是：所述第一階梯在其厚度方向上的階梯面為向外凸起的曲面。

上述兩種進一步的優選實施方案可將銅帶邊緣缺口，銅帶波紋、皺紋的表面缺陷的發生率降低至0。

另外優選的是：所述步驟（5）一次退火的溫度為400~500℃，加熱時間為3~4h，保溫時間為0.5~1.5h，退火在惰性環境中進行，保護氣體為二氧化碳。

另外優選的是：所述步驟（7）二次退火的溫度為700~1000℃，保護氣體為氮氣與氫氣。

上述兩種優選的熱處理方式可顯著提升產品的機械性能。

另外優選的是：所述步驟（2）還包括將得到的銅合金銅桿進行收線成盤狀，其后再進入步驟（3）；在銅桿連鑄過程中，牽引速度為0.5~0.6m/min。

上述步驟（2）的優選實施方案一方面便于加工質量的控制、加工場地的高效利用，另一方面可通過適當的銅桿牽引速率起到性能強化的效果。

另外優選的是：所述步驟（2）中所述銅合金銅桿的直徑為14~17mm。

另外優選的是：所述步驟（1）中熔煉溫度為1000~1200℃。

本發明可實現高精度異型銅帶的連續化生產，整體工藝步驟與周期相對于傳統的高精度異型銅帶的制備步驟與周期顯著減少，得到的高精度異型銅帶機械性能優異，產品表觀缺陷的產生顯著降低，特別是針對銅帶邊緣缺口，銅帶波紋、皺紋的表觀缺陷，本發明的一些優選實施方案可將銅帶邊緣缺口，銅帶波紋、皺紋的發生率降低至0；此外本發明還顯著降低了加工過程中高精度異型銅帶厚薄部交接處撕裂、銅帶不均勻形變，銅帶出現拉痕等表面缺陷的發生。

附圖說明

圖1為本發明的高精度異型銅帶在加工過程中的端面形狀變化示意圖，其中圖1-0為連續擠壓帶胚，圖1-1為第一連續帶材，圖1-2為第二連續帶材，圖1-3為第三連續帶材，圖1-4為定位剪邊后的高精度異型銅帶；

圖2為第一連續帶材的邊緣為曲面階梯的示意圖；

圖3為銅帶缺口及波紋、皺紋的缺陷示意圖（俯視圖）。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明做出進一步的解釋。

實施例1

通過以下步驟制備高精度異型銅帶：

（1）熔煉：按所需高精度異型銅帶的標準選擇原料，在1200℃下進行熔煉；

（2）銅桿連鑄：將熔煉得到的銅合金采用上引銅桿連鑄制成直徑為17mm的銅合金桿，并將其收線成盤狀，銅桿牽引速度為0.6m/min；

（3）連續擠壓：將得到的銅合金銅桿通過連續擠壓的方式成型為如圖1-0所示的連續擠壓帶胚；

（4）一次軋制：將得到的連續擠壓帶胚在軋輥上進行軋制，成型為如圖1-1所示的連續帶材，該連續帶材包括厚度T1為7.00mm的厚料11，厚度t1為2.00mm的薄邊12，與豎直方向的夾角為θ1為5°的連接面13，及包括第一階梯101、第二階梯102的邊緣結構14，第一階梯101的厚度為1.50mm，第二階梯102的厚度為0.50mm；

（5）一次退火：將所述第一連續帶材進行退火處理，退火溫度500℃，加熱時間為3h，保溫時間為1.5h，退火在惰性環境中進行，保護氣體為二氧化碳；

（6）二次軋制：將退火處理后的第一連續帶材進行再次的軋制，得到第二連續帶材，如圖1-2所示，其厚料11的厚度T2變為1.75mm，薄邊12的厚度t2變為0.50mm，連接面與豎直方向的夾角θ2變為7°；

（7）二次退火：將所述第二連續帶材進行展開式光亮退火處理，溫度為1000℃，保護氣體為氮氣與氫氣；

（8）三次軋制：將經過二次退火的第二連續帶材再次進行軋制，得到第三連續帶材，如圖1-3所示，其厚料11的厚度T3變為1.40mm，薄邊12的厚度t3變為0.40mm；

（9）定位剪邊：將第三連續帶材進行定位剪邊，剪邊時將在步驟（4）~（8）中保持在連續帶材兩側的階梯形部分一同剪去，得到如圖1-4所示的最終形態；

（10）脫脂鈍化；

其后包裝入庫即可。

長期監控、質檢通過上述工藝制得的高精度異型銅帶，發現一例如圖2所示的銅帶邊緣缺口的表觀缺陷，或如圖2所示的銅帶皺紋、波紋缺陷，同時全部表面缺陷的產生率降低80%以上，所得高精度異型銅帶平均抗拉強度410N/mm2，平均延伸率5.1%，平均硬度120HV，化學穩定性優異。

實施例2

通過以下步驟制備高精度異型銅帶：

（1）熔煉：按所需高精度異型銅帶的標準選擇原料，在1000℃下進行熔煉；

（2）銅桿連鑄：將熔煉得到的銅合金采用上引銅桿連鑄制成直徑為14mm的銅合金桿，并將其收線成盤狀，銅桿牽引速度為0.5m/min；

（3）連續擠壓：將得到的銅合金銅桿通過連續擠壓的方式成型為如圖1-0所示的連續擠壓帶胚；

（4）一次軋制：將得到的連續擠壓帶胚在軋輥上進行軋制，成型為如圖1-1所示的連續帶材，該連續帶材包括厚度T1為5.52m的厚料11，厚度t1為1.85mm的薄邊12，與豎直方向的夾角為θ1為3°的連接面13，及包括第一階梯101、第二階梯102的邊緣結構14，第一階梯101的厚度為1.54mm，第二階梯102的厚度為0.31mm，其中第一階梯101的端面呈現在厚度方向上的階梯面向外凸起的曲面，第二階梯102的端面呈現在其厚度方向上的階梯面為向內凹陷的曲面；

（5）一次退火：將所述第一連續帶材進行退火處理，退火溫度400℃，加熱時間為4h，保溫時間為0.5h，退火在惰性環境中進行，保護氣體為二氧化碳；

（6）二次軋制：將退火處理后的第一連續帶材進行再次的軋制，得到第二連續帶材，如圖1-2所示，其厚料11的厚度T2變為1.10mm，薄邊12的厚度t2變為0.46mm，連接面與豎直方向的夾角θ2變為7.5°；

（7）二次退火：將所述第二連續帶材進行展開式光亮退火處理，溫度為700℃，保護氣體為氮氣與氫氣；

（8）三次軋制：將經過二次退火的第二連續帶材再次進行軋制，得到第三連續帶材，如圖1-3所示，其厚料11的厚度T3變為0.66mm，薄邊12的厚度t3變為0.23mm；

（9）定位剪邊：將第三連續帶材進行定位剪邊，剪邊時將在步驟（4）~（8）中保持在連續帶材兩側的階梯形部分一同剪去，得到如圖1-4所示的最終形態；

（10）脫脂鈍化；

其后包裝入庫即可。

長期監控、質檢通過上述工藝制得的高精度異型銅帶，未發現一例如圖2所示的銅帶邊緣缺口的表觀缺陷，或如圖2所示的銅帶皺紋、波紋缺陷，同時全部表面缺陷的產生率降低89%以上，所得高精度異型銅帶平均抗拉強度420N/mm2，平均延伸率5.3%，平均硬度122HV，化學穩定性優異。

實施例3

通過以下步驟制備高精度異型銅帶：

（1）熔煉：按所需高精度異型銅帶的標準選擇原料，在1100℃下進行熔煉；

（2）銅桿連鑄：將熔煉得到的銅合金采用上引銅桿連鑄制成直徑為16mm的銅合金桿，并將其收線成盤狀，銅桿牽引速度為0.55m/min；

（3）連續擠壓：將得到的銅合金銅桿通過連續擠壓的方式成型為如圖1-0所示的連續擠壓帶胚；

（4）一次軋制：將得到的連續擠壓帶胚在軋輥上進行軋制，成型為如圖1-1所示的連續帶材，該連續帶材包括厚度T1為10.00mm的厚料11，厚度t1為3.50mm的薄邊12，與豎直方向的夾角為θ1為5°的連接面13，及包括第一階梯101、第二階梯102的邊緣結構14，第一階梯101的厚度為2.80mm，第二階梯102的厚度為0.70mm，其中第一階梯101的端面呈現在厚度方向上的階梯面向外凸起的曲面，第二階梯102的端面呈現在其厚度方向上的階梯面為向內凹陷的曲面；

（5）一次退火：將所述第一連續帶材進行退火處理，退火溫度450℃，加熱時間為3.5h，保溫時間為1h，退火在惰性環境中進行，保護氣體為二氧化碳；

（6）二次軋制：將退火處理后的第一連續帶材進行再次的軋制，得到第二連續帶材，如圖1-2所示，其厚料11的厚度T2變為3.30mm，薄邊12的厚度t2變為0.87mm，連接面與豎直方向的夾角θ2變為8°；

（7）二次退火：將所述第二連續帶材進行展開式光亮退火處理，溫度為800℃，保護氣體為氮氣與氫氣；

（8）三次軋制：將經過二次退火的第二連續帶材再次進行軋制，得到第三連續帶材，如圖1-3所示，其厚料11的厚度T3變為2.00mm，薄邊12的厚度t3變為0.50mm；

（9）定位剪邊：將第三連續帶材進行定位剪邊，剪邊時將在步驟（4）~（8）中保持在連續帶材兩側的階梯形部分一同剪去，得到如圖1-4所示的最終形態；

（10）脫脂鈍化；

其后包裝入庫即可。

所得高精度異型銅帶平均抗拉強度425N/mm2，平均延伸率5.4%，平均硬度121HV，化學穩定性優異；

將得到的高精度異型銅帶在高溫高濕環境下長期存放，期間高精度異型銅帶未產生一例出現表面皺紋、波紋缺陷的現象。

盡管這里參照本發明的解釋性實施例對本發明進行了描述，上述實施例僅為本發明較佳的實施方式，本發明的實施方式并不受上述實施例的限制，應該理解，本領域技術人員可以設計出很多其他的修改和實施方式，這些修改和實施方式將落在本申請公開的原則范圍和精神之內。