一种高强高弹铜镍钴硅系合金的在线立式固溶处理设备及其处理方法技术

本发明专利技术涉及一种高强高弹铜镍钴硅系合金的在线立式固溶处理设备及其处理方法，该设备包括了立式连续热处理炉，所述立式连续热处理炉内部形成有炉腔，所述炉腔由上至下分为循环区、第一加热区、第二加热区和冷却区，所述循环区用于对带材进行预加热，所述循环区的温度范围为800～830℃，所述第一加热区和第二加热区用于加热带材，第一加热区的温度范围为1000～1090℃，第二加热区的温度范围为830～970℃，所述冷却区用于对加热后的带材快速冷却，在所述冷却区中设置了冷却风机，所述冷却风机的转速为1000～1700rpm，带材在冷却区中的退火速度为30～60m/min，由冷却风机吹出冷却气体对带材进行冷却。

An on-line vertical solution treatment equipment for high strength and high elastic copper nickel cobalt silicon alloy and its treatment method

The invention relates to a high strength and high elastic copper cobalt nickel silicon alloy online vertical solid solution treatment device and treatment method thereof, the device comprises a vertical continuous heat treatment furnace, furnace formed inside the oven cavity of the vertical continuous heat treatment, the furnace cavity from top to bottom is divided into circulation area, the first heating zone, second heating zone and cooling zone, the circulation area for pre heating the strip, temperature range of the circulation area is 800 to 830 DEG C, the first heating zone and second heating zones for heating strip, temperature range of the first heating area is 1000 to 1090 DEG C, the temperature range of second to 830 to 970 heating zones C, the cooling area for rapid cooling of the strip after heating, the cooling fan is arranged in the cooling zone, the cooling fan speed is 1000 ~ 1700rpm, the speed of strip annealing in the cooling zone is 30 ~ 60m/m In, the cooling air blower is blown out of the cooling gas and the strip is cooled.

【技术实现步骤摘要】
一种高强高弹铜镍钴硅系合金的在线立式固溶处理设备及其处理方法
本专利技术主要涉及有色金属加工
，特别是涉及一种高强高弹铜镍钴硅系合金的在线立式固溶处理设备及其处理方法。
技术介绍
Cu-Ni-Si系合金是一类典型的固溶时效强化型合金，通过固溶时效处理，合金能析出弥散分布的纳米级析出相，使合金具有高强度、高弹性、较高导电性和优良抗应力松弛等综合性能，是用于制作连接器、电器接插件、引线框架等元件绿色环保材料，广泛应用航空航天、电子信息、汽车等诸多领域。时效强化型C7025(Cu-Ni-Si-Mg)和Cu-Ni-Co-Si系合金作为引线框架材料的第三代和新一代材料，在生产过程中都需要进行高温固溶处理，固溶处理效果直接决定框架材料性能优劣与均匀性。因此，高温固溶处理工序是以上两种合金生产过程最为关键的工序之一。通过从国外引进先进的气垫式连续退火炉，不仅可以满足铜合金生产过程中中间退火和成品退火需要，缩短合金的生产周期，而且更加解决了C7025和Cu-Ni-Co-Si合金高温固溶关键问题，提高合金的综合性能和性能均匀性，满足我国集成电路对引线框架材料的需求。但是，随着C7025和Cu-Ni-Co-Si合金国产化程度不断加大，发现经气垫式退火炉固溶处理后的合金，由于板带板型不高，容易在固溶处理的过程中容易造成擦伤，影响合金的表面质量，很难满足高精尖的要求。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术旨在提供一种高强高弹铜镍钴硅系合金的在线立式固溶处理设备及其处理方法。为实现上述目的，本专利技术提供了如下的技术方案：一种高强高弹铜镍钴硅系合金的在线立式固溶处理设备，包括了立式连续热处理炉，所述立式连续热处理炉内部形成有炉腔，所述炉腔由上至下分为循环区、第一加热区、第二加热区和冷却区，所述循环区用于对带材进行预加热，所述循环区的温度范围为800～830℃，所述第一加热区和第二加热区用于加热带材，第一加热区的温度范围为1000～1090℃，第二加热区的温度范围为830～970℃，所述冷却区用于对加热后的带材快速冷却，在所述冷却区中设置了冷却风机，所述冷却风机的转速为1000～1700rpm，带材在冷却区中的退火速度为30～60m/min，由冷却风机吹出冷却气体对带材进行冷却。作为本专利技术的改进，所述冷却气体为氢气和氮气的混合气体，在混合气体中所述氢气与氮气的相应比例为1:3。作为本专利技术的进一步改进，还包括了两根张力辊，所述的两根张力辊分别设置在所述立式连续热处理炉的上方和下方，所述带材缠绕在所述张力辊上，并且通过所述张力辊的转动来输送带材。一种采用上述在线立式固溶处理设备对高强高弹铜镍钴硅系合金带材进行在线立式固溶的处理方法，包括有如下步骤：1）、将高强高弹铜镍钴硅系合金带材缠绕在两根张力辊上，由动力装置驱动张力辊转动，带动所述带材由立式连续热处理炉的上方朝下方输送；2）、进入所述立式连续热处理炉的炉腔后，带材先在循环区进行预加热，所述循环区在带材进入之前就保持在800～830℃的温度范围中，以循环区中的空气作为介质与带材实现热交换，提升带材的温度；3)、经过预加热后的带材进入到第一加热区和第二加热区，在第一加热区和第二加热区中设置有喷枪，由喷枪喷出高温火焰对带材进行加热，第一加热区的温度范围为1000～1090℃，第一加热区的长度为10m，第二加热区的温度范围为830～970℃，第二加热区的长度为10m；4）、经过加热后的带材随后进入到冷却区中，在冷却区中安装了冷却风机，由冷却风机吹出冷却气体对带材进行快速降温；5）、冷轧变形，通过轧机对带材进行30～50%变形量的冷轧变形；6）、时效处理，升温4小时，使得带材温度达到400～500℃，随后进行4～10小时的保温。、作为本专利技术的改进，经过步骤6）处理后的带材，其抗拉强度范围在800～1000MPa，屈服强度范围在700～900MPa，导电率为40～50%IACS，伸长率≥3%，弹性模量为120～135GPa，抗应力松弛性能为125℃，1000h≤10%。作为本专利技术的进一步改进，在步骤4）中，冷却风机转速为1000～1700rpm，退火速度为30～60m/min，其中冷却气体为氢气和氮气的混合气体，相应比例为1:3。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：1、本专利技术采用立式炉体，带材在炉内通过材料本身自重和炉内张力辊对带材施加的张力，可避免带材偏向一侧造成带面损伤或刮边，以及在高温固溶处理过程中由于内应力的释放造成带材出现波浪、翘曲等板型缺陷，在后续的冷变形过程中将无法进行矫正，造成合金材料成品率的降低；2、为了使带材受热均匀，立式炉体分别采用预加热、加热两个部分对材料进行加热，即先不直接对材料进行加热的前提下，让材料进入一个较高的温度环境，温度为800～830℃，此区域长度为10m，称为循环区；然后再让其进入加热区，此时炉体通过喷枪对带材进行加热，温度为1000～1090℃，此区域长度为10m，称为第一加热区；为了能让材料可以在一个温度稳定的环境下进行固溶处理，需要对带材再次加热，温度为830～970℃，此区域长度为10m，称为第二加热区。通过这三个区域后，可保证带材能够具有均匀稳定的温度进行后续的固溶处理。3、为了能让带材快速的降温，获得过饱和固溶体，满足后续冷变形、时效处理的要求，在立式炉体内安装了冷却风机，通过调整风机的转速(1000～1700rpm)和退火速度(30～60m/min)来实现带材的快速固溶处理，10秒以内可快速冷却至150℃以下，可以在满足合金元素固溶到基体的前提下，实现晶粒的细小化和均匀化，最小可达10μm以及晶粒尺寸的标准偏差满足σ≤1.0μm；另外，为了能实现带材的光亮化，避免材料的氧化，冷却气体采用氢气和氮气的混合气体，其相应比例为1:3，可实现合金带材表面粗糙度Ra≤0.2μm，为满足高端引线框架和接插件对合金材料表面粗糙度的极高(表面粗糙度Ra≤0.08μm)要求提供保障。综上所述，本专利技术的在线立式固溶处理方法可实现铜镍钴硅系合金带材的均匀加热，确保材料的均匀受热，并能实现快速冷却的达到充分固溶的目的，能够实现厚度为0.05～2.0mm，宽度小于600mm铜镍钴硅带材的在线固溶处理。通过对固溶处理后带材进行冷轧变形量为30～50%和时效处理制度400～500℃，升温4小时，保温4～10小时的处理后，合金的抗拉强度800～1000MPa，屈服强度700～900MPa，导电率40～50%IACS，伸长率≥3%，弹性模量120～135GPa，抗应力松弛性能125℃，1000h≤10%，可实现高强高弹铜镍钴硅系合金带材的性能要求，完全满足极大规模集成电路高密度引线框架端子和高端电子元器件精密接插端子对铜合金材料的使用要求。附图说明图1为本专利技术实施例中高强高弹铜镍钴硅系合金的在线立式固溶处理设备的结构示意图。具体实施方式参照附图对本专利技术中高强高弹铜镍钴硅系合金的在线立式固溶处理设备及其处理方法的实施例做进一步说明。如附图所示，本实施例为一种高强高弹铜镍钴硅系合金的在线立式固溶处理设备，包括了立式连续热处理炉，所述立式连续热处理炉内部形成有炉腔，所述炉腔由上至下分为循环区1、第一加热区2、第二加热区3和冷却区4，循环区用于对带材5进行预加热，循本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高强高弹铜镍钴硅系合金的在线立式固溶处理设备，其特征在于：包括了立式连续热处理炉，所述立式连续热处理炉内部形成有炉腔，所述炉腔由上至下分为循环区、第一加热区、第二加热区和冷却区，所述循环区用于对带材进行预加热，所述循环区的温度范围为800～830℃，所述第一加热区和第二加热区用于加热带材，第一加热区的温度范围为1000～1090℃，第二加热区的温度范围为830～970℃，所述冷却区用于对加热后的带材快速冷却，在所述冷却区中设置了冷却风机，所述冷却风机的转速为1000～1700rpm，带材在冷却区中的退火速度为30～60m/min，由冷却风机吹出冷却气体对带材进行冷却。

【技术特征摘要】
1.一种高强高弹铜镍钴硅系合金的在线立式固溶处理设备，其特征在于：包括了立式连续热处理炉，所述立式连续热处理炉内部形成有炉腔，所述炉腔由上至下分为循环区、第一加热区、第二加热区和冷却区，所述循环区用于对带材进行预加热，所述循环区的温度范围为800～830℃，所述第一加热区和第二加热区用于加热带材，第一加热区的温度范围为1000～1090℃，第二加热区的温度范围为830～970℃，所述冷却区用于对加热后的带材快速冷却，在所述冷却区中设置了冷却风机，所述冷却风机的转速为1000～1700rpm，带材在冷却区中的退火速度为30～60m/min，由冷却风机吹出冷却气体对带材进行冷却。2.根据权利要求1所述的在线立式固溶处理设备，其特征在于：所述冷却气体为氢气和氮气的混合气体，在混合气体中所述氢气与氮气的相应比例为1:3。3.根据权利要求1所述的在线立式固溶处理设备，其特征在于：还包括了两根张力辊，所述的两根张力辊分别设置在所述立式连续热处理炉的上方和下方，所述带材缠绕在所述张力辊上，并且通过所述张力辊的转动来输送带材。4.一种采用如权利要求1所述的在线立式固溶处理设备对高强高弹铜镍钴硅系合金带材进行在线立式固溶的处理方法，包括有如下步骤：1）、将高强高弹铜镍钴硅系合金带材缠绕在两根张力辊上，由动力装置驱动张力辊转动，带动所述带材由立式连续热处理炉的上方朝下方输送；2）、进入...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭丽军，马吉苗，黄国杰，刘峰，解浩峰，米绪军，李江，
申请(专利权)人：宁波兴业盛泰集团有限公司，北京有色金属研究总院，宁波兴业鑫泰新型电子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33