【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及銅合金帶材，具體是一種銅合金帶材及其生產工藝。
技術介紹
1、在現代工業的快速發展進程中，銅合金帶材作為一種關鍵的基礎材料，廣泛應用于電子、汽車、航空航天等眾多領域，其性能的優劣直接影響著相關產品的質量和性能。然而，傳統的銅合金帶材在抗拉強度、硬度、韌性和磨損率等方面逐漸難以滿足日益嚴苛的工業需求。
2、隨著電子設備向小型化、高性能化方向發展，對于用于電子元件連接和散熱的銅合金帶材，不僅要求其具備良好的導電性，還需要更高的強度和硬度以保證結構的穩定性和可靠性，同時要維持一定的韌性以防止在加工和使用過程中發生斷裂，傳統銅合金帶材的力學性能已無法適應這些要求。
3、在汽車制造領域，發動機部件以及傳動系統等部位需要承受高溫、高壓和頻繁的機械摩擦，對銅合金帶材的耐熱性、耐磨性和力學性能提出了更高挑戰。現有的銅合金帶材由于磨損率較高，導致零部件的使用壽命較短，增加了汽車的維護成本和能源消耗。
4、航空航天領域更是對材料的性能有著極致的要求，需要銅合金帶材在具備高強度和硬度的同時，能夠在復雜的應力環境和極端的溫度條件下保持良好的韌性和較低的磨損率，以確保飛行器的安全性和可靠性，而傳統銅合金帶材的綜合性能遠遠無法達到這些標準。
5、綜上所述，開發一種具有優異抗拉強度、硬度、韌性和低磨損率的新型銅合金帶材具有迫切的現實意義和廣闊的市場前景，以滿足各工業領域對高性能銅合金帶材的需求，推動相關產業的技術升級和發展。
技術實現思路
1、本專利
2、為實現上述目的，本專利技術提供如下技術方案：
3、一種銅合金帶材的生產工藝，包括如下步驟：
4、s1、配料：按重量百分比選取zr-ti合金粉末5-8wt%、y-al復合物3-5wt%、改性石墨微粉1-2wt%、余量為銅粉及不可避免的微量雜質；
5、zr和ti元素能夠在銅基體中形成細小的彌散相，有效阻礙位錯運動，從而提高合金的強度和硬度，同時保持一定的韌性；元素具有細化晶粒的作用，al元素可以與銅形成強化相，二者協同作用，進一步提升合金的力學性能，改善其耐熱性和抗氧化性能；石墨具有良好的潤滑性和自潤滑性能，能夠降低合金在加工和使用過程中的摩擦系數，提高其耐磨性，同時不顯著降低合金的強度；
6、s2、原材料預處理：
7、將zr-ti合金粉末放入真空干燥箱中，在120-150℃下干燥4-6小時，去除粉末中的水分和吸附氣體，確保其純度和活性；
8、y-al復合物在100-130℃的鼓風干燥箱中干燥3-5小時，使其水分含量低于0.1%，防止在后續加工過程中因水分蒸發產生氣孔缺陷；
9、改性石墨微粉在80-100℃的干燥箱中干燥2-4小時，保證其干燥狀態，以便于均勻混合；
10、s3、粉末混合：按照設計比例稱取預處理后的zr-ti合金粉末、y-al復合物、改性石墨微粉和銅粉，放入三維混料機中，在氮氣保護下攪拌20-30分鐘，使其混合均勻，然后將混合物在真空熱壓爐中進行熱壓處理，熱壓溫度為400-500℃，壓力為20-30mpa，保溫保壓時間為1-2小時；為了進一步提高混合均勻性，可每隔1小時停機，對混合粉末進行翻動，然后繼續混合。
11、s4、壓制成型：將混合粉末裝入模具中，采用冷等靜壓工藝進行壓制成型,壓力控制在200-300mpa，保壓時間1-2分鐘，升壓速率為5-10mpa/秒，卸壓速率為3-5mpa/秒，使粉末坯體具有一定的密度和強度，為后續的燒結加工提供良好的基礎；
12、s5、燒結：將壓制后的坯體放入真空燒結爐中進行燒結，燒結溫度設定在850-950℃，升溫速率控制在10-15℃/分鐘，保溫時間2-3小時，爐內真空度保持在10-3-10-4pa；使粉末顆粒之間充分發生冶金結合，形成致密的合金組織。保溫期間，可通過爐體的觀察窗或監控系統觀察坯體的狀態，確保無異常情況發生。
13、s6、熱軋加工：對燒結后的合金坯料進行熱軋加工，加熱溫度控制在700-800℃，升溫速率為8-12℃/分鐘，熱軋道次壓下率控制在20%-30%，軋制速度為3-5米/秒；
14、s7、冷軋加工：熱軋后的帶材經過酸洗去除表面氧化皮后，進行冷軋加工，冷軋總壓下率控制在30%-50%，冷軋道次壓下率為10%-15%，軋制速度為2-4米/秒；同時，要根據帶材的厚度和尺寸精度要求，合理調整軋制工藝參數，確保帶材的平整度和板形良好。
15、s8、退火處理：冷軋后的帶材進行退火處理，退火溫度設定在400-500℃，升溫速率為5-8℃/分鐘，保溫時間1-2小時，采用隨爐冷卻的方式，冷卻速率為3-5℃/分鐘。
16、作為本專利技術進一步的方案：所述zr-ti合金粉末的制備方法為：將鋯和鈦金屬原料按照預定比例在真空電弧爐中熔煉，制成zr-ti合金鑄錠，然后將鑄錠經過機械破碎、球磨工藝處理，制成粒徑在10-50μm的合金粉末；球磨過程在氬氣保護氣氛下進行，球料比為4:1，球磨機轉速控制在250-350rpm，球磨時間為4-6小時。
17、作為本專利技術進一步的方案：所述y-al復合物的制備方法為：將硝酸釔和鋁粉按照化學計量比加入到去離子水中，在攪拌條件下加熱至80-90℃，反應1-2小時，生成氫氧化釔沉淀和鋁離子溶液，再經過過濾、洗滌后，將氫氧化釔沉淀和鋁粉在高溫爐中于600-700℃下煅燒2-3小時，使兩者充分反應形成y-al復合物，將復合物研磨成粒徑小于30μm的粉末備用。
18、作為本專利技術進一步的方案：改性石墨微粉的制備方法為：將石墨微粉加入到含有偶聯劑的乙醇溶液中，石墨微粉與偶聯劑的質量比為10:1，在超聲振蕩條件下攪拌30-45分鐘，使偶聯劑充分吸附在石墨微粉表面，然后將混合物在80-100℃下干燥2-3小時，得到改性石墨微粉。
19、作為本專利技術進一步的方案：所述偶聯劑采用kh550有機硅烷偶聯劑。
20、作為本專利技術進一步的方案：s5中，保溫結束后，停止加熱，讓爐體自然冷卻至400-500℃，降溫速率控制在8-12℃/分鐘，當爐溫降至400-500℃后，開啟冷卻風扇，加快爐體冷卻速度，直至爐溫降至100℃以下。
21、作為本專利技術進一步的方案：s7中，酸洗過程為：采用濃度為10%-15%的硫酸溶液作為酸洗介質，酸洗溫度控制在40-60℃，酸洗時間為5-10分鐘，酸洗過程中要不斷攪拌酸液，確保帶材表面氧化皮能夠充分去除，同時要注意防止過酸洗現象的發生，酸洗后，用清水沖洗帶材，直至沖洗水的ph值達到6-7，然后進行烘干處理，烘干溫度為80-100℃，烘干時間為3-5分鐘。
22、作為本專利技術再進一步的方案：s7中，冷軋過程采用冷軋潤滑劑，潤滑劑的濃度為5%-8%，流量為5-10升/分鐘。
23、本專利技術提供的一種銅合金帶材，采用上述方法生產得到。
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【技術保護點】
1.一種銅合金帶材的生產工藝，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種銅合金帶材的生產工藝，其特征在于，所述Zr-Ti合金粉末的制備方法為：將鋯和鈦金屬原料按照預定比例在真空電弧爐中熔煉，制成Zr-Ti合金鑄錠，然后將鑄錠經過機械破碎、球磨工藝處理，制成粒徑在10-50μm的合金粉末；球磨過程在氬氣保護氣氛下進行，球料比為4:1，球磨機轉速控制在250-350rpm，球磨時間為4-6小時。
3.根據權利要求1所述的一種銅合金帶材的生產工藝，其特征在于，所述Y-Al復合物的制備方法為：將硝酸釔和鋁粉按照化學計量比加入到去離子水中，在攪拌條件下加熱至80-90℃，反應1-2小時，生成氫氧化釔沉淀和鋁離子溶液，再經過過濾、洗滌后，將氫氧化釔沉淀和鋁粉在高溫爐中于600-700℃下煅燒2-3小時，使兩者充分反應形成Y-Al復合物，將復合物研磨成粒徑小于30μm的粉末備用。
4.根據權利要求1所述的一種銅合金帶材的生產工藝，其特征在于，改性石墨微粉的制備方法為：將石墨微粉加入到含有偶聯劑的乙醇溶液中，石墨微粉與偶聯劑的質量比為10:1，在
5.根據權利要求4所述的一種銅合金帶材的生產工藝，其特征在于，所述偶聯劑采用KH550有機硅烷偶聯劑。
6.根據權利要求1所述的一種銅合金帶材的生產工藝，其特征在于，S5中，保溫結束后，停止加熱，讓爐體自然冷卻至400-500℃，降溫速率控制在8-12℃/分鐘，當爐溫降至400-500℃后，開啟冷卻風扇，加快爐體冷卻速度，直至爐溫降至100℃以下。
7.根據權利要求1所述的一種銅合金帶材的生產工藝，其特征在于，S7中，酸洗過程為：采用濃度為10%-15%的硫酸溶液作為酸洗介質，酸洗溫度控制在40-60℃，酸洗時間為5-10分鐘，酸洗過程中要不斷攪拌酸液，確保帶材表面氧化皮能夠充分去除，同時要注意防止過酸洗現象的發生，酸洗后，用清水沖洗帶材，直至沖洗水的pH值達到6-7，然后進行烘干處理，烘干溫度為80-100℃，烘干時間為3-5分鐘。
8.根據權利要求1所述的一種銅合金帶材的生產工藝，其特征在于，S7中，冷軋過程采用冷軋潤滑劑，潤滑劑的濃度為5%-8%，流量為5-10升/分鐘。
9.一種權利要求1-8任一項所述生產工藝生產的銅合金帶材。
10.根據權利要求9所述的一種銅合金帶材，所述銅合金帶材的抗拉強度≥420MPa，銅合金帶材的維氏硬度160～200HV。
...【技術特征摘要】
1.一種銅合金帶材的生產工藝，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種銅合金帶材的生產工藝，其特征在于，所述zr-ti合金粉末的制備方法為：將鋯和鈦金屬原料按照預定比例在真空電弧爐中熔煉，制成zr-ti合金鑄錠，然后將鑄錠經過機械破碎、球磨工藝處理，制成粒徑在10-50μm的合金粉末；球磨過程在氬氣保護氣氛下進行，球料比為4:1，球磨機轉速控制在250-350rpm，球磨時間為4-6小時。
3.根據權利要求1所述的一種銅合金帶材的生產工藝，其特征在于，所述y-al復合物的制備方法為：將硝酸釔和鋁粉按照化學計量比加入到去離子水中，在攪拌條件下加熱至80-90℃，反應1-2小時，生成氫氧化釔沉淀和鋁離子溶液，再經過過濾、洗滌后，將氫氧化釔沉淀和鋁粉在高溫爐中于600-700℃下煅燒2-3小時，使兩者充分反應形成y-al復合物，將復合物研磨成粒徑小于30μm的粉末備用。
4.根據權利要求1所述的一種銅合金帶材的生產工藝，其特征在于，改性石墨微粉的制備方法為：將石墨微粉加入到含有偶聯劑的乙醇溶液中，石墨微粉與偶聯劑的質量比為10:1，在超聲振蕩條件下攪拌30-45分鐘，使偶聯劑充分吸附在石墨微粉表面，然后將混合物在80-100℃下干燥2-3小時，得到改性石墨微粉。
【專利技術屬性】
技術研發人員：陳希春，張勇，張豪，張鑫宇，高偉，
申請(專利權)人：國工恒昌新材料義烏有限公司，
類型：發明
國別省市：
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