專利名稱：一種解決鋅白銅c7521高溫氧化的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種解決鋅白銅C7521高溫氧化的方法，屬于銅帶鑄造加工技術(shù)領(lǐng)域。本專利是為了解決鋅白銅C7521高溫270°C發(fā)黃的問題，改善銅帶的高溫抗氧化性，提高帶材的成品率，增加企業(yè)的經(jīng)濟效益。
背景技術(shù)：
眾所周知，鋅白銅C7521是含鋅和鎳均為18%，余量為銅的鋅白銅。俗稱“德銀”， 具有良好的機械性能，而且耐腐蝕，易于釬焊和冷熱加工，廣泛用于手機屏蔽、晶體振蕩元件外殼、晶體外殼、電位器用滑動片、醫(yī)療機械、建筑、管樂器等方面。但是，鋅白銅在手機屏蔽、晶體振蕩元件外殼等方面要求耐高溫達270°C，這是制約國內(nèi)鋅白銅C7521產(chǎn)量的主要原因，故鋅白銅C7521帶材加工費一直持高不下，它已經(jīng)成為銅加工企業(yè)難于解決的課題。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種解決鋅白銅C7521高溫氧化的方法，該方法可以大大減少鋅白銅C7521高溫270°C發(fā)黃的難題出現(xiàn)。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種解決鋅白銅C7521高溫氧化的方法，其特征是，控制鑄造時的微量元素、優(yōu)化退火工藝、選取合適的酸堿液濃度值。本發(fā)明的技術(shù)原理是鋅白銅C7521中的銅、鎳元素在周期表中相鄰，且同為面心立方結(jié)構(gòu)，故能無限互溶。但是銅-鎳合金因其液相線、固相線水平距離較大，加之鎳在銅中的擴散速度慢，因而銅鎳合金的鑄造組織呈明顯的樹枝狀結(jié)構(gòu)，且在低于322°C的溫度范圍內(nèi)存在一個亞穩(wěn)分解區(qū)。鋅在銅鎳合金中的溶解度只有39%，卻能大量固溶形成一個單相 α固溶體，起固溶強化作用，同時消除銅-鎳合金的亞穩(wěn)分解區(qū)。鋅白銅C7521經(jīng)軋制之后，帶材內(nèi)部的晶粒破碎，由于軋機軋制時熱量較大，變形區(qū)達100°C ^200oC，，而鋅的蒸汽壓比較低，所以帶材內(nèi)部的鋅會脫離到晶界上。鋅白銅中鋅的作用就是固溶強化，如果鋅脫離晶體，帶材內(nèi)部形成缺陷，那么銅與鎳之間的金屬鍵能就會很容易被破壞，也就是說銅、鎳容易被氧化。為了解決鋅白銅C7521表面發(fā)黃的問題，本發(fā)明在研究鋅白銅微觀結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，經(jīng)過反復(fù)試驗找到了本發(fā)明的具體工藝步驟如下
1、控制鑄坯中的微量元素
在熔煉鋅白銅C7521時，需要一周洗一次爐，完全使用新料，使?fàn)t體內(nèi)的雜質(zhì)通過爐渣帶出。因為硫和銅可形成沿晶界分布的脆性化合物，易產(chǎn)生“冷脆”，同時降低銅帶的耐蝕性。為了消除S元素對鑄坯的影響，我公司采取在熔煉鑄造時，加稀土元素鈰。由于稀土元素鈰是非?；顫姷慕饘伲子谘?、硫親和，與S元素形成復(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，同時，可明顯提高銅合金的強度和硬度，增強熱穩(wěn)定性，并具有較好的高溫、常溫塑性。
另外，由于稀土元素鈰在鋅白銅中的溶解度極小，在合金凝固過程中聚集在液相與固相的界面上，促使了新晶核的形成，容易填補在生長中銅合金的晶粒新相表面缺陷上， 因而能明顯地細化晶粒，改善合金的組織性能。2、優(yōu)化成品退火的溫度和保溫的時間
鋅白銅帶材的退火是去應(yīng)力退火，是經(jīng)過冷加工的帶材在基本保持加工硬化的條件下，降低其內(nèi)應(yīng)力，提高材料的塑性及耐蝕性。帶材在退火的過程中，原子運動的動能增加， 借以增加其熱振動，使原子恢復(fù)到穩(wěn)定的位置上去，如點缺陷對消或結(jié)合，從而使點缺陷密度降低。與此同時，位錯也發(fā)生移動，消除冷加工金屬件的殘余應(yīng)力。金屬將以顯著的速度發(fā)生松弛，冷加工的儲存能得到了釋放。因為鋅白銅的回復(fù)再結(jié)晶的溫度是400°C ^500oC 之間，為了避免脫鋅，故降低了退火的溫度(380°C、20°C)，但是防止回復(fù)再結(jié)晶的過程不完全，故相應(yīng)的延長了保溫的時間(6tTl0h)。這時通過金相顯微鏡發(fā)現(xiàn)溫度高且保溫時間越長的帶材，晶粒度越大，表面發(fā)黃程度越輕。帶材退火的過程是回復(fù)再結(jié)晶的過程，目的就是使脫離到晶界上的鋅能在退火過程中回復(fù)到原來的位置或帶材的空位，減少帶材內(nèi)部的缺陷。選取了一個很黃的帶材、微黃的帶材、不黃的帶材做了金相，發(fā)現(xiàn)不黃的帶材晶界不明顯，而越黃的帶材晶界越明顯(附圖1、2、3)。換句話說，黃的帶材晶界上存在鋅，晶格內(nèi)存在缺陷。故晶界清晰；而不黃達帶材晶界沒有其他物質(zhì)，鋅均回到原來的位置上去，故晶體內(nèi)部存在的缺陷很少。3、改進清洗線酸堿液的濃度值
帶材表面氧化的原因是帶材表面的油脂未洗掉，以及由于脫鋅，裸露在外面的銅鎳元素抗氧化能力直線下降，導(dǎo)致帶材表面在270°C發(fā)黃。通過提高清洗線酸堿液的濃度可完全清除帶材表面的油脂和氧化皮，使用研磨、拋光刷，降低走帶速度，加大刷子的壓下量可刷掉裸露的銅鎳元素。本設(shè)計的有益效果是
1、由于本設(shè)計采用了改進三個工段的技術(shù)參數(shù)，從根本上鏟除了導(dǎo)致發(fā)黃的幾個方面，減少帶材在加工過程中的脫鋅現(xiàn)象，從而降低晶體內(nèi)部缺陷的存在，進而提高了帶材的抗氧化能力。2、本設(shè)計采用的利用新料洗爐，減少粘附在爐體上的雜質(zhì)元素，控制鑄坯內(nèi)微量元素的含量，減小鋅元素的揮發(fā)，降低銅鎳合金吸氧、吸氣的能力，故改善了鑄坯微觀組織結(jié)構(gòu)。3、由于鋅白銅的再結(jié)晶溫度在400°C飛00°C之間，為了避免脫鋅，降低了成品退火的溫度，但是防止回復(fù)再結(jié)晶的過程不完全，故相應(yīng)的延長了保溫的時間。4、在清洗帶材時發(fā)現(xiàn)發(fā)黃物質(zhì)僅僅是帶材表面的一層，投入拋光刷、研磨刷可以打磨掉，故加大了刷子的壓下量。同時，為完全消除油脂對帶材的影響，增加了堿液的濃度。5、通過統(tǒng)計實驗料卷發(fā)現(xiàn)厚料退火溫度低，保溫時間短，但是薄料退火溫度高，保溫時間長。


下面結(jié)合附圖和實施方式對本設(shè)計進一步說明。
圖1是鋅白銅C7521在270°C不發(fā)黃帶材的金相圖500X 圖2是鋅白銅C7521在270°C輕微發(fā)黃帶材的金相圖500X 圖3是鋅白銅C7521在270°C非常黃帶材的金相圖500X
圖4是高溫270°C下不同工藝情況下帶材表面現(xiàn)象，左側(cè)是270°C保溫3分鐘不發(fā)黃的帶材，中間為微黃帶材，右側(cè)是發(fā)黃的帶材。
具體實施例方式實施例1
通過金相結(jié)構(gòu)和晶粒圖譜發(fā)現(xiàn)鑄坯晶界上存在細小的黑色顆粒，經(jīng)證實是S單質(zhì)及其化合物等影響帶材發(fā)黃的物質(zhì)，故需控制帶材的微量元素的含量。通過掃面電鏡測出發(fā)黃物質(zhì)的成分中含C、0等物質(zhì)。C的由來主要是因為在清洗時脫脂不完全，有殘留的軋制油，在經(jīng)罩式加熱爐加熱時，高溫下炭化，生成了炭黑這種物質(zhì)，故調(diào)整了堿液濃度，但由于堿液濃度加大，為了防止過多的堿液殘存，也相應(yīng)地加大了酸液的濃度；O主要是由于在250°C的溫度下鋅、鎳、銅被氧化之后，附著在了表面；另外， 能譜分析顯示其中鋅的含量最少，僅為14. 2%，這說明了帶材在軋制、退火階段出現(xiàn)了脫鋅現(xiàn)象。為了解決鋅白銅的高溫發(fā)黃的現(xiàn)象，控制帶材的脫鋅現(xiàn)象，故主要從一下幾個方面進行改進首先控制鑄坯中的微量元素的含量；其次優(yōu)化成品退火的工藝參數(shù)；最后適當(dāng)?shù)乃釅A液濃度值，以及拋光、研磨刷的壓下量。除說明書所述的技術(shù)特征外，均為本專業(yè)技術(shù)人員的已知技術(shù)。
權(quán)利要求
1.一種解決鋅白銅C7521高溫氧化的方法，其特征是控制鑄造時的微量元素、優(yōu)化退火工藝、選取合適的酸堿液濃度值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加工方法，其特點是保證帶材在高溫270°C不發(fā)黃，其工藝為鑄坯中S元素的含量控制在0. 01 0. 15% ；成品退火的溫度為380 420°C，保溫時間為6 IOh ；清洗線上酸液濃度7% 12%，堿液濃度3% 5%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種能解決鋅白銅C7521帶材在高溫270℃不發(fā)黃的方法。它主要是通過金相顯微組織的研究、晶粒圖譜的分析和對每一步影響鋅白銅發(fā)黃因素的改進，確定了鋅白銅發(fā)黃的根源。結(jié)果表明控制鑄坯中微量元素的含量，加大酸堿液的濃度，適當(dāng)?shù)乃⒆訅合铝?，降低退火溫度，延長保溫時間，縮短生產(chǎn)周期，加大每一步的清潔生產(chǎn)等，在實際的生產(chǎn)中是解決鋅白銅C7521高溫發(fā)黃的手段。
文檔編號C22F1/08GK102251143SQ20111017332
公開日2011年11月23日 申請日期2011年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月25日
發(fā)明者張偉, 張西軍, 李學(xué)帥, 梁琦明, 田英明, 鄭朋艷, 郭麗麗 申請人:中色奧博特銅鋁業(yè)有限公司