新型高强高弹铜合金设计及带材加工关键技术与应用
铜及铜合金高精度板带材生产技术和发展
铜及铜合金高精度板带材生产技术和发展摘要：铜及铜合金板带材是重要的铜加工产品，随着电子信息产业的高速发展，铜及铜合金板带材消费量呈逐年上升的趋势，是目前所有加工材中，最具活力的高技术、高附加值产品。
本文就铜及铜合金板带材生产的工艺技术作简要介绍。
关键词：铜及铜合金、板带材、高精度、生产工艺1前言铜及铜合金板带材是重要的铜加工产品，占世界铜加工总量的35%。
近十年来，世界经济蓬勃发展，特别是以中国为代表的新兴发展中国家，国民经济高速发展，带动了铜及铜合金板带材需求量。
铜及铜合金带材是铜加工材的重要品种，广泛应用于电子、电气、轻工、仪器仪表等各个领域，特别是随着电子信息产业的高速发展，铜及铜合金板带材消费量呈逐年上升的趋势，是目前所有加工材中，最具活力的高技术、高附加值产品。
产品主要用于制造电连接器用接插件、集成电路引线框架、汽车水箱散热管片、汽车端子、同轴电缆、干式变压器和电子开关领域，形成了以纯铜、黄铜、引线框架用高铜合金、锡磷青铜、锌白铜为代表的高精板带材合金系列。
2铜及铜合金高精度板带材生产2.1高精度板带材的特点所谓高精度合金是指具有均匀物理性能的合金，其化学成分准确、合金不含夹杂、组织状态均匀和高的制作精度。
其具有高质量、高精度和大卷重的特性。
随着生产技术的不断创新，设备不断更新，精密铜板带的生产技术达到很高的水平，为了提高生产效率和成材率，提高性能、公差的一致性，单位宽度重量已超过15kg/mm,卷重可达到20吨以上，轧制速度达1200m/min,厚度精度可控制在±0.003mm以内，表面质量和板形都达到很高的水平。
2.2生产工艺特点高精度、大卷重、高质量铜及铜合金板带材的生产工艺主要有两种方法：一为热轧开坯生产工艺，二为水平连铸供坯冷轧生产工艺。
前者采用大容量熔铸机组铸成大规格铸锭，经热轧开坯、双面铣削后再经冷轧、退火、精整等工序出成品；后者采用水平连铸直接从保温炉中引出厚度为15~18mm带坯，经在线或离线双面铣削后成卷，再经冷轧、退火、精整等工序出成品。
2019年 有色金属工业科学技术奖 评审通过项目
2019年有色金属工业科学技术奖评审通过项目拥有丰富的经验和专业技能，我将为您撰写一篇关于2019年有色金属工业科学技术奖评审通过项目的高质量文章。
希望通过本文，您能够全面理解有色金属工业的科学技术发展，并对评审通过的项目有更深入的了解。
【引言】有色金属工业作为我国重要的工业部门之一，一直以来都在推动着国家经济的发展和科技的进步。
在2019年的有色金属工业科学技术奖评审中，许多优秀的项目脱颖而出，为我国有色金属工业的发展做出了积极的贡献。
在本文中，我们将详细介绍几个在2019年该奖项评审中获得通过的项目，探讨这些项目在促进有色金属工业科学技术创新方面发挥的作用。
【正文】一、项目1：“先进冶金工艺在铜合金生产中的应用研究”这个项目主要围绕铜合金生产过程中的冶金工艺进行研究，旨在提高铜合金生产效率和产品质量。
通过对传统冶金工艺的改进和创新，该项目成功地实现了工艺流程的优化和现代化。
在熔炼过程中，项目团队采用了高温洗涤技术，能够有效去除金属中的杂质，提高产品的纯度。
该项目还引入了先进的智能控制系统，实现了自动化与智能化生产。
这些技术的应用使得铜合金生产效率大幅提升，产品质量显著改善，对我国有色金属工业的技术革新和发展起到了积极的推动作用。
二、项目2：“新型高强度铝合金材料研发与应用”该项目的目标是研发一种新型高强度铝合金材料，用于替代传统钢铁材料和传统铝合金材料。
在该项目中，团队采用了先进的合金设计方法和材料加工工艺，成功地研发出一种具有较高强度和优良机械性能的铝合金材料。
这种新型材料不仅具有较高的强度和刚度，还具有较低的密度和良好的耐蚀性。
在实际应用中，该材料可以有效减轻产品重量，提高产品的燃油效率和运行性能。
这个项目的成功不仅推动了有色金属工业的技术进步，同时也为国家能源节约和环境保护作出了积极贡献。
三、项目3：“基于人工智能的金属材料设计与优化”人工智能技术的发展正深刻地改变着各个行业。
在有色金属工业领域，人工智能技术的应用也显示出了巨大的潜力。
接插元件弹性铜合金带材的应用与发展现状
～
２ ２ ． ５ ， Ａ ｌ ２ ． ８～ ３ ． ３ ， Ｎ ｉ ０ ． ８～ １ ． ２ ， Ｓ ｉ ０ ． ６～１ ， Ｃ ｕ余
量， 性 能接 近 Ｃ ６ ８ ８ ０ ０ 。还 有 Ｃ ｕ一２ ２ ． ７ Ｚ ｎ一３ ． ４ Ａ １—
０ ． ４ Ｆ ｅ 和Ｃ ｕ— ｚ ｎ—Ｎ ｉ —Ａ ｌ 等。 ２ ． ４ 析 出强化型
析出强化就是借 助形变热处理 工艺 ， 将 高温 固溶
在铜合金基体中的合金元素， 通过快速冷却形成强化 相， 经后续冷加 工 和 时效退 火 工艺 ， 以单 质 或金 属 化
Ｔ ｏ ｔ ａ ｌ １ ２ ２
铜
业
工
程
总第 １ ２ ２期
Ｔ ５ ２ ３ １ 《 加工铜及铜合金牌号和化学成分》 将增加 ９
２ 接插 元件 常用弹性铜合金
２ ． １ 锡 磷青 铜
种 锌 白铜 。相 比锡磷青 铜 、 黄铜带 ， 锌 白铜带 市场 需 求 量少 ， 加工 费 最 高 。锌 白铜 带 材 生产 也 采 用 水 平 连铸 ， 由于熔 点 高 、 导热 性 差 ， 拉 铸 温 度 比锡 磷 青 铜
（ Ｓ ｎ ４ ％） 到高锡 Ｃ ５ ２ １ ２ （ Ｓ ｎ ９ ％） 的锡磷青铜 都被大 量应 用 。 由于锡金 属 的高 成 本 ， 材 料 工作 者 一 直 在 研 制低 锡 或 无 锡 合 金 来 代 替 锡 磷 青 铜 Ｊ 。 锡 磷 青
铜 板带坯 采 用水平 连 铸 生 产 ， 然 而 水 平 连铸 带 坯 的 铸 造 晶粒 十 分粗 大 ， 且 锡磷 青 铜 极 易 产 生偏 析 和 疏 松 。铸坯 晶粒 的细 化 可显 著 改 善 带 坯 的偏 析 和 疏 松， 对提 高铸 坯及 成 品 的质 量 十分 有 效 。对 此 在 锡 磷 青 铜 添 加 加 稀 土 细 化 晶 粒 国 内 学 者 也 研 究 较 多＿ ３ Ｊ ， 其 次工 业上较 为 成 功 的是 用 于 锡 磷青 铜 水 平 电磁连 铸 ， 使 锡磷 青铜 带坯 的凝 固组织 大 为细化 ， 反 偏 析 和缩松 得到 明显 减轻 ， 可缩 短均 匀化 退火 时 间 ， 大大提高石墨模使用 寿命 Ｊ 。锡磷青 铜导 电率 主 要与 Ｓ ｎ 、 Ｐ含 量 有 关 ， 锡 含 量 ４—９ ％ 且磷 ０ ． １— ０ ． ２ ％ 的锡 磷 青 铜 导 电率 介 于 １ １ ％至 １ ９ ％Ｉ Ａ Ｃ Ｓ之 间 。国 内锡 磷青 铜 带 材 生产 技 术 基 本 成熟 ， 市 场竞 争 激烈 ， 已生产该 类 产 品 的高精 度 带 材 厂 家 有 福建 紫金 、 宁波 兴业 、 安徽 鑫科 、 山东天 圆和 江西铜业 等 。
铜合金的应用
铜合金的应用
电气工业
电力输送
力输送中需要大量消耗高导电性的铜，主要用于动力申．线电缆、汇流排、变压器、开关、接插
为了进一步提高铜散热器的性能，增强它对铝散热器的竞争力，作了许多改进。在材质方面，向铜中添加微量元素，以达到在不损失导热性的前提下，提高其强度和软化点，从而减薄带材的厚度，节省用钢量；在制造工艺方面，采用高频或激光焊接铜管，并用钢钎焊代替易受铅污染的软焊组装散热器芯体。这些努力的结果示于表6.2，与钎焊铝散热器相比，在相同的散热条件下，即在相同的空气和冷却剂的压力降下，新型铜散热器的重量更轻，尺寸显著缩小；再加上钢的耐蚀性好、使用寿命长，铜散热器的优势就更明显。此外，为了环保，大力推广和发展电动汽车，每辆汽车的用钢量将成倍增加。
例如，采用的长网造纸机，它要将制好的纸浆喷到快速运动的具有细小网孔（40～60目）的网布上。网布由黄铜和磷青铜丝编织而成，它的宽度很大，一般在20英尺（6米）以上，要求保持完全平直。网布在一系列小的黄铜或铜辊子上运动，当带着喷附其上的纸浆通过时，湿气从下面空吸出去。网子同时振动以使纸浆中的小纤维粘结在一起。大型造纸机的网布尺寸很大，可以达到宽26英尺8英寸（8. l米）和长100英尺（3 0. 5米）。湿纸浆不但含水，而且含有造纸过程中使用的化学药剂，腐蚀性很强。为了保证纸张质量，对网布材料要求很严，不但要有高的强度和弹性；而且要抗纸浆腐蚀，铜合金完全可以胜任。
医药
制药工业中，各类蒸、煮、真空装置等都用纯铜制作。在医疗器械中则广泛使用锌白铜。铜合金还是眼镜架的常用材料等
高强高导铜合金关键制备加工技术开发及应用
高强高导铜合金关键制备加工技术开发及应用高强高导铜合金是一种具有优异导电性和机械性能的材料，广泛应用于电子、通信、航空航天等领域。
本文将介绍高强高导铜合金的制备加工技术开发及应用。
一、高强高导铜合金制备技术1. 熔炼法：采用真空感应熔炼或真空气氛下熔炼的方式，通过调整合金成分和热处理工艺，可以得到不同性能的高强高导铜合金。
2. 粉末冶金法：将粉末混合后压制成坯料，再进行烧结或热加工处理。
该方法可以获得均匀的微观结构和优异的力学性能。
3. 复合材料法：将高强度纤维与铜基体复合，可以获得具有较高强度和导电性能的复合材料。
二、高强高导铜合金加工技术1. 冷加工：包括拉伸、挤压、冷拔等方法。
这些方法可以获得较好的力学性能和表面质量，并且适用于大批量生产。
2. 热加工：包括锻造、轧制、热挤压等方法。
这些方法可以获得更高的力学性能和更细致的组织结构，但成本较高。
3. 焊接：包括电弧焊、激光焊、等离子焊等方法。
这些方法可以实现高效率的生产，并且可以获得良好的焊接质量和力学性能。
三、高强高导铜合金应用1. 电子领域：高强高导铜合金可以用于制造PCB板、集成电路芯片等电子元器件，具有优异的导电性能和可靠性。
2. 通信领域：高强高导铜合金可以用于制造通信线缆、天线等设备，具有良好的传输性能和抗干扰能力。
3. 航空航天领域：高强高导铜合金可以用于制造飞机发动机零件、卫星设备等部件，具有较好的耐腐蚀性和耐磨损性。
4. 其他领域：高强高导铜合金还可以应用于新能源汽车电池连接器、医疗设备等领域，具有广泛的应用前景。
总之，随着高科技产业的发展，高强高导铜合金将会得到越来越广泛的应用。
未来，我们可以期待更多的创新和进步，为人类创造更加美好的明天。
2017年国家科学技术进步奖公示-上海理工大学
项目名称 高强高导铜合金关键制备加工技术开发及应用 项目简介 中国有色金属工业协会统计，2015 年我国铜加工产量达 1500 余万吨，占全 球铜加工产量的 53%。然而，我国航空航天、高速铁路、超/特高压输变电工程、 大规模集成电路等领域用高性能铜合金长期依赖进口， 上述领域用铜合金服役条 件苛刻，安全可靠性要求极高，因而铜合金必须具有优良的导电、导热、强度、 硬度等高强高导性能，以及抗应力松弛、抗软化、超高强等特殊性能。因此，自 主研发满足上述领域需求的高强高导铜合金日趋迫切。 实现高强高导铜合金性能匹配面临以下挑战： 力学性能与传导性能存在此增 彼减的矛盾， 特殊性能的挖掘要同时兼顾高强高导性能。在铜基体中引入强化相 是获得高强高导铜合金的有效手段， 强化相的特性和分布特征决定了铜合金的主 要性能。如何引入特定的强化相并控制其分布，实现铜合金高强、高导、特殊性 能的匹配是本项目拟解决的关键技术难题。 项目组以国家重大战略需求为导向，在国家 863、科技支撑计划、国防基础 研究、国家自科基金、军品配套等项目支持下，经过 20 余年协同攻关，通过强 化相体系设计、 尺寸和分布有效控制的系列关键制备加工技术开发与集成，在铜 基体中引入特定的纳求的高强高导铜合金纳米复相控制强化技术。主要科技创新如下： （1）高强高导、抗应力松弛 Cu-Cr 系合金控制强化技术：开发了 Cu-Cr 系 合金成分精确化、组织均匀化控制熔铸技术，保障了时效过程中单质 Cr 相的细 小弥散析出；发明了 Cu-Cr 系合金带材轧制-时效复合加工技术和复杂部件先进 成形技术， 进一步提高了材料的抗应力松弛能力。工业化生产的 Cu-Cr 系合金广 泛用于超/特高压电器、高速铁路牵引供电装备。 （2）超高强、高抗应力松弛 Cu-Ni-Si 系合金控制强化技术：提出了双重协 同 强 化 Cu-Ni-Si 系 合 金 镍 硅 比 设 计 原 则 ， 发 明 了 双 重 协 同 强 化 型 Cu-Ni-Si-Al-Mg-Cr 合金，阐明了 Cu-Ni-Si 系合金强化相的相变贯序；发明了 δ-Ni2Si 纳米粒子高密度、高均匀分布的组合时效控制技术，实现了 Cu-Ni-Si 系 合金的最佳双重协同强化。 工业化生产的合金成功应用于导航系统输出和高端装 备连接器。 （3）高导、抗软化 Cu-Fe-P 系合金控制强化技术：探明了形变前预时效析 出相大小对合金抗软化性能的影响规律，研发了热轧淬火 +预时效+组合形变热 处理工艺，有效调控了预时效纳米 Fe 粒子尺寸和分布，合金的抗软化温度达 500℃。 工业化生产的 Cu-Fe-P 系合金带材广泛应用于大规模集成电路引线框架。 （4）高强高导、耐热 Cu-Al2O3 合金控制强化技术：揭示了 Al2O3 颗粒的形
折弯性能优异的铜合金及其设备制作方法和应用与相关技术
作为优选，该铜合金的重量百分比组成中还包括总量0.01～0.40wt％的选自Co、Fe、Cr、 Sn、Mg、Mn、Ti、Ag、Zr、单一稀土和混合稀土中的一种或多种。其中Co、Fe、Cr、 Mg、Ti、Ag、Zr与P形成沉淀相后，可以提高合金带材的导电性能、耐应力松弛性能及耐高
材料的可加工性，特别是折弯性能，要求铜合金带材屈服强度在550～700MPa、导电率在60 ～70％IACS、120℃、150℃保温1000h后带材的剩余应力达到初始加载应力的70％以上，带
材在弯曲加工时弯曲表面不允许有裂纹。
在现有铜合金体系中，以C17410、C17460等牌号为代表的高强度、高传导铍铜合金能够满
因子数值，使其接近最大值从而达到改善材料的折弯性能的目的。因此为了实现更好的折弯 性能，本技术进一步对铜合金的带材轧面上施密特因子进行控制，当铜合金的带材轧面上施
密特因子≥0.3的各取向面积占比为98～100％、施密特因子≥0.4的各取向面积占比为60～ 85％时，合金的折弯性能进一步得到提升。
作为对于杂质元素的控制，该铜合金中控制杂质元素Si的重量百分比含量低于0.10wt％。在 该合金中，少量Si与P一样，可以与Ni形成纳米级的沉淀物析出，从而进一步提升合金的力 学性能。但Si需作为杂质予以控制，因其含量超过0.10wt％时，会使合金的导电率明显降 低，导致合金无法达到60～70％IACS的导电率，同时，过多的Si会影响合金的冲压加工， 因Si在热处理过程易形成硬度较大的Si的氧化物，后续冲压加工时会损伤冲压模具。因此本 技术将Si作为杂质进行控制，将其含量控制在0.10wt％以下。
本技术添加重量百分比为0.10～0.35wt％的P。加入P使得Ni能形成沉淀相析出，提高合金的 强度及导电率。P含量小于0.10wt％时，析出的沉淀相数量偏少，得不到理想的力学性能。 当添加的P含量超过0.35wt％时，析出的沉淀相数量偏多，甚至多余的P会与Cu形成磷铜化合
铜及铜合金板带材表面清洗技术及装备
铜及铜合金板带材表面清洗技术及装备现代高精铜及铜合金带材必须具备光亮、平整、无污染、耐大气腐蚀的优良表面质量，以满足后续电镀、焊接、冲压等二次加工对铜带表面日益严格的技术要求。
铜及铜合金板带材表面质量控制涉及整个生产工艺流程中的各个生产环节，其中带材中间及成品清洗是提高带材表面质量最重要的生产工序。
现代高精铜及铜合金板带材生产线中，带材的清洗是在高度现代化、自动化、连续化的清洗机列上完成的，涉及脱脂、酸洗、研磨、钝化、烘干等多个环节，正确运用相关的清洗技术、选择工艺结构合理的装备是提高带材表面质量的关键，对推动我国以高性能、高精度、高表面质量为代表的高精铜及铜合金板带材发展具有重要的意义。
一、铜及铜合金带材表面清洗技术脱脂表面脱脂是改善表面质量、提高抗蚀能力的重要工序，在板带材生产中常用作退火前带材的清洗和硬态加工材成品表面清洗，既可单独与烘干装置组成脱脂清洗线，又可与酸洗、研磨、钝化、烘干组合成脱脂－酸洗表面处理线，提高酸洗、研磨等表面处理效果。
脱脂的目的是去除铜带表面残留的轧制工艺润滑液及各种油污，目前常用润滑油如表所示，实验表明由于不同油品碳氢链长短类型差异很大，导致残留物数量、挥发温度范围各不相同,同时由于添加剂类型、数量各不相同，退火残留物形态、颜色也不相同，不同退火温度下残留物形态及数量见表。
在铜及铜合金表面清洗中，脱脂工序是不可缺少的关键工艺环节，特别是纯铜、高铜类合金，带卷间如果残留润滑液，如果脱脂效果不好，即使采用带低温抽吸的真空高氢光亮退火也很难彻底消除润滑剂分解对带材表面的污染及退火膜，在金属表面形成云状的污迹不仅降低表面质量，也会加剧表面腐蚀影响二次加工性能；另外酸洗无法清除带材表面附着的残油及各种污物，没有脱脂清洗会严重影响带材的酸洗质量，因此脱脂效果的好坏决定了铜带退火、酸洗质量的高低。
目前铜及铜合金脱脂清洗方法及比较如表所示。
目前板带材成熟的脱脂方法是采用碱液脱脂，对于有机润滑剂，碱液具有良好的皂化作用，可以与饱和脂肪酸形成脂肪酸钠（肥皂）和甘油，同时饱和脂肪酸钠又是良好的清洗表面活性剂，具有良好的去除有机润滑剂的作用。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
新型高强高弹铜合金设计及带材加工关键技
术与应用
1.新型高强高弹铜合金具有优良的机械性能。
The new high-strength and high-elastic copper alloy has excellent mechanical properties.
2.此铜合金在航空航天和国防领域有着广泛的应用前景。
This copper alloy has broad application prospects in the aerospace and defense fields.
3.高强高弹铜合金的设计需要考虑材料的组织结构和化学成分。
The design of high-strength and high-elastic copper alloys needs to consider the material's microstructure and chemical composition.
4.有效的热处理工艺是保证铜合金高强高弹性能的关键。
Effective heat treatment processes are crucial to ensure the high-strength and high-elasticity performance of copper alloys.
5.高精度的带材加工技术可以生产出符合要求的铜合金带材产品。
High-precision strip processing technology can produce copper alloy strip products that meet the requirements.
6.对于高强高弹铜合金的加工，精益制造理念可以提高生产效率。
For the processing of high-strength and high-elastic copper alloys, lean manufacturing principles can improve production efficiency.
7.通过控制轧制参数优化带材的性能和表面质量。
Optimizing the performance and surface quality of the
strip by controlling rolling parameters.
8.采用先进的冷变形工艺，可以显著提高铜合金的强度和韧性。
Using advanced cold forming processes can significantly improve the strength and toughness of copper alloys.
9.高强高弹铜合金的带材广泛应用于电子器件和汽车零部件制造。
High-strength and high-elastic copper alloy strips are widely used in the manufacturing of electronic devices and automotive components.
10.铜合金带材的表面处理可以提高其耐蚀性和成形性能。
Surface treatment of copper alloy strips can improve
their corrosion resistance and formability.
11.合理的热轧工艺可以有效控制铜合金带材的晶粒度和力学性能。
Reasonable hot rolling processes can effectively control the grain size and mechanical properties of copper alloy strips.
12.铜合金带材的加工成本和生产效率是影响其应用的重要因素。
The processing cost and production efficiency of copper alloy strips are important factors affecting their applications.
13.优化合金配方可以改善铜合金带材的成形性能和强度。
Optimizing alloy compositions can improve the formability and strength of copper alloy strips.
14.高精度的轧制设备是保证带材尺寸精度和表面质量的关键。
High-precision rolling equipment is crucial to ensuring the dimensional accuracy and surface quality of strips.
15.精确控制冷却速率有助于提高铜合金带材的晶粒细化程度。
Precise control of cooling rates helps to improve the refinement of the grain size of copper alloy strips.
16.制定合理的热处理工艺流程可以有效提高铜合金的强韧性能。
Developing a reasonable heat treatment process can effectively improve the strength and toughness of copper alloys.
17.机械性能测试和分析可以评估铜合金带材的性能指标。
Mechanical performance testing and analysis can evaluate the performance indicators of copper alloy strips.
18.先进的带材润滑技术有助于提高加工效率和延长设备使用寿命。
Advanced strip lubrication techniques help improve processing efficiency and extend equipment life.
19.合理的成形工艺和模具设计可以避免带材加工过程中的缺陷。
Reasonable forming processes and die designs can avoid defects in the strip processing process.
20.有效的质量控制措施可以保证铜合金带材产品的质量稳定性。
Effective quality control measures can ensure the quality stability of copper alloy strip products.
21.通过精心设计的工艺流程可以生产出高质量的铜合金带材产品。
Carefully designed process flows can produce high-quality copper alloy strip products.
22.铜合金带材的耐磨性是影响其使用寿命的重要因素。
The wear resistance of copper alloy strips is an
important factor affecting their service life.
23.新技术的引入可以推动铜合金带材加工工艺的进步。
The introduction of new technologies can promote the advancement of copper alloy strip processing technologies.
24.有效的带材表面清洗工艺可以提升其附着力和润湿性。
Effective strip surface cleaning processes can enhance adhesion and wettability.
25.高精度的切割工艺可以保证铜合金带材产品的尺寸精度。
High-precision cutting processes can ensure the dimensional accuracy of copper alloy strip products.。