一种高强度铜铁合金熔炼工艺制造技术

本发明专利技术属于铜铁合金技术领域，涉及一种高强度铜铁合金熔炼工艺。该工艺制成的成品铜铁合金中Fe质量分数为0.05％～0.15％、P质量分数为0.025％～0.05％，杂质质量分数0.05％～0.3％，余量为铜；操作步骤包括原料计算称量、熔融铁原料、混合磷原料、原料混合、熔炼液浇铸；其中铁原料采用铜合金C194，磷原料采用磷含量为15％的磷铜合金。该种高强度铜铁合金熔炼工艺中，原料来源广泛，原料组分精准，产品稳定性能好，工艺简单，强度高。

【技术实现步骤摘要】
一种高强度铜铁合金熔炼工艺
本专利技术属于铜铁合金
，具体涉及一种高强度铜铁合金熔炼工艺。
技术介绍
铁铜磷合金具有良好的导电导热性能，同时兼具较高的强度、硬度、耐蚀性，带材精度高、板型良好，用于电子工业接插件及大规模集成电路引线框架材料等。其中铜合金C194合金成分为：Fe2.1％～2.6％、P0.015％～0.15％、Zn0.05％～0.2％，余量为Cu；该类铁铜磷合金，如SH的软化温度仅390℃，制成的芯片在高温焊接时引线框架容易发软，引起框架发生形变，影响制成的集成电路性能。而现有技术的铜合金C192合金成分为Fe0.05％～0.15％、P0.025％～0.04％，余量为Cu，铜合金C192铜含量不小于99.5％，相较于铜含量仅约97％铜合金C194得到了大幅度提高。现有的熔炼工艺通常采用将不同金属单质称重后进行加热、铸造等工艺加工，但在称量时由于不同金属、非金属单质具有不同的性能；其中磷单质为白磷时，着火点为40℃，在空气中不稳定转换为红磷时，着火点变为240摄氏度，在高压下加热变为黑磷，性质不稳定，不能很好确定磷与铜、铁结合的元素组分，熔炼工艺困难，制得的产品质量稳定性差，产品性能不一。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：针对上述缺陷，本专利技术提供一种高强度铜铁合金熔炼工艺，原料来源广泛，原料组分精准，产品稳定性能好，工艺简单。本专利技术解决其技术问题采用的技术方案如下：一种高强度铜铁合金熔炼工艺，成品铜铁合金中Fe质量分数为0.05％～0.15％、P质量分数为0.025％～0.05％，杂质质量分数0.05％～0.3％，余量为铜；包括如下操作步骤，步骤S1，原料计算称量：根据铜合金C192中铁质量分数和磷质量分数组成，计算铁原料和磷原料的用量，所述铁原料采用铜合金C194，所述磷原料采用磷含量为15％的磷铜合金；步骤S2，熔融铁原料：向炼炉中添加铁原料，所述炼炉充入惰性保护气体，升温，控制炼炉中温度为980℃～1000℃；步骤S3，混合磷原料：在铁原料完全为熔融状态后加入称量量的磷原料，所述磷原料通过耐高温输送块送入炼炉中；步骤S4，原料混合：将炼炉温度升温，控制炼炉中温度为1100℃～1150℃，直至磷原料熔融；向炼炉中吹入惰性保护气体，所述惰性保护气体向熔融混合液中鼓泡；步骤S5，熔炼液浇铸：将混合均匀的熔炼液出炉后倒出浇铸至模具中，冷却成型。该种高强度铜铁合金熔炼时，选用的原料来源广泛，用已形成合金的铜合金C192和含15％磷的磷铜合金，原料在使用过程中各种元素稳定，不易发生变质，产品稳定性好，一致性高；在熔炼过程中向炼炉中通入惰性保护气体，可以避免金属与氧气或水接触发生腐蚀或氧化，熔炼得到的成品铜铁合金抗拉强度、防腐蚀强度等性能好，强度高；磷铜合金在铁原料熔融后再进行加入，磷铜合金用量少，减少后续熔炼的时间，控温精准，提高工作效率，提高成品品质；制得的成品铜铁合金在高温焊接时，作为芯片框架不会发软，确保集成电路的性能，。进一步的，所述成品铜铁合金中Fe和P的质量比为3:1。将成品铜铁合金中选用铁的质量分数是磷质量分数的3倍，铜铁合金作为引线框架使用时，在高温条件下不会发生软化，进一步提高集成电路的性能。进一步的，所述惰性保护气体为氮气或氩气。进一步的，所述步骤S2熔融铁原料时持续充入惰性保护气体。持续充入惰性保护气体，尽可能完全排除炼炉中的空气，减少铁原料和磷原料被污染的可能，产品质量高。进一步的，所述步骤S2中炼炉采用中频感应熔炼炉，采用中频感应熔炼炉为供电试加热，避免熔炼过程中采用明火，提高安全性。更进一步的，所述步骤S2熔融铁原料时炼炉升温为一次性从常温升温至950℃～980℃，升温速率为20℃/min～50℃/min；后缓慢控温至980℃～1000℃，升温速率为5℃/min～12℃/min；所述步骤S4原料混合时炼炉中温度梯度升温至1100℃～1150℃，升温速率为2℃/min～5℃/min，温度达到1100℃～1150℃时，保温1～3h。炼炉中铁原料融化时炼炉只有一种原料，升温速率可以较快；升温至950℃～980℃后缓慢控温，避免惯性升温，控温效果好；加入磷原料后进一步缓慢升温，待达到磷铜合金熔融温度后保温，进一步将磷铜合金和铜合金C192混合渗透均匀，提高制成的成品铜铁合金的均匀度，成品铜铁合金质量高，均一性好，强度高，抗拉折强度好。进一步的，所述步骤S4原料混合时惰性保护气体所述鼓泡的鼓泡速率为15mL/min～40mL/min。限定惰性保护气体合适的鼓泡速度，可以增加磷铜合金与铜合金C192之间的接触面积，原料混合均匀。进一步的，所述步骤S5熔炼液浇铸时浇铸温度为1080℃～1100℃，浇铸速度为70mm/min～110mm/min，加工成铸锭。限定合适的浇铸温度和浇铸速度，得到的铸锭便于后续轧制等操作。本专利技术的有益效果是：1、该种高强度铜铁合金熔炼时，选用的原料来源广泛，用已形成合金的铜合金C192和含15％磷的磷铜合金，原料在使用过程中各种元素稳定，不易发生变质，产品稳定性好，一致性高；在熔炼过程中向炼炉中通入惰性保护气体，可以避免金属与氧气或水接触发生腐蚀或氧化，熔炼得到的成品铜铁合金抗拉强度、防腐蚀强度等性能好；磷铜合金在铁原料熔融后再进行加入，磷铜合金用量少，减少后续熔炼的时间，控温精准，提高工作效率，提高成品品质；制得的成品铜铁合金在高温焊接时，作为芯片框架不会发软，确保集成电路的性能；将成品铜铁合金中选用铁的质量分数是磷质量分数的3倍，铜铁合金作为引线框架使用时，在高温条件下不会发生软化，进一步提高集成电路的性能。2、持续充入惰性保护气体，尽可能完全排除炼炉中的空气，减少铁原料和磷原料被污染的可能，产品质量高；采用中频感应熔炼炉为供电试加热，避免熔炼过程中采用明火，提高安全性；炼炉中铁原料融化时炼炉只有一种原料，升温速率可以较快；升温至950℃～980℃后缓慢控温，避免惯性升温，控温效果好；加入磷原料后进一步缓慢升温，待达到磷铜合金熔融温度后保温，进一步将磷铜合金和铜合金C192混合渗透均匀，提高制成的成品铜铁合金的均匀度，成品铜铁合金质量高，均一性好，强度高，抗拉折强度好；限定惰性保护气体合适的鼓泡速度，可以增加磷铜合金与铜合金C192之间的接触面积，原料混合均匀。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。一种高强度铜铁合金熔炼工艺，成品铜铁合金中Fe质量分数为0.05％～0.15％、P质量分数为0.025％～0.05％，杂质质量分数0.05％～0.3％，余量为铜；包括如下操作步骤，步骤S1，原料计算称量：根据铜合金C192中铁质量分数和磷质量分数组成，控制所述成品铜铁合金中Fe和P的质量比为3:1，计算铁原料和磷原料的用量，所述铁原本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高强度铜铁合金熔炼工艺，成品铜铁合金中Fe质量分数为0.05％～0.15％、P质量分数为0.025％～0.05％，杂质质量分数0.05％～0.3％，余量为铜；其特征在于，包括如下操作步骤，/n步骤S1，原料计算称量：根据铜合金C192中铁质量分数和磷质量分数组成，计算铁原料和磷原料的用量，所述铁原料采用铜合金C194，所述磷原料采用磷含量为15％的磷铜合金；/n步骤S2，熔融铁原料：向炼炉中添加铁原料，所述炼炉充入惰性保护气体，升温，控制炼炉中温度为980℃～1000℃；/n步骤S3，混合磷原料：在铁原料完全为熔融状态后加入称量量的磷原料，所述磷原料通过耐高温输送块送入炼炉中；/n步骤S4，原料混合：将炼炉温度升温，控制炼炉中温度为1100℃～1150℃，直至磷原料熔融；/n向炼炉中吹入惰性保护气体，所述惰性保护气体向熔融混合液中鼓泡；/n步骤S5，熔炼液浇铸：将混合均匀的熔炼液出炉后倒出浇铸至模具中，冷却成型。/n

【技术特征摘要】
1.一种高强度铜铁合金熔炼工艺，成品铜铁合金中Fe质量分数为0.05％～0.15％、P质量分数为0.025％～0.05％，杂质质量分数0.05％～0.3％，余量为铜；其特征在于，包括如下操作步骤，
步骤S1，原料计算称量：根据铜合金C192中铁质量分数和磷质量分数组成，计算铁原料和磷原料的用量，所述铁原料采用铜合金C194，所述磷原料采用磷含量为15％的磷铜合金；
步骤S2，熔融铁原料：向炼炉中添加铁原料，所述炼炉充入惰性保护气体，升温，控制炼炉中温度为980℃～1000℃；
步骤S3，混合磷原料：在铁原料完全为熔融状态后加入称量量的磷原料，所述磷原料通过耐高温输送块送入炼炉中；
步骤S4，原料混合：将炼炉温度升温，控制炼炉中温度为1100℃～1150℃，直至磷原料熔融；
向炼炉中吹入惰性保护气体，所述惰性保护气体向熔融混合液中鼓泡；
步骤S5，熔炼液浇铸：将混合均匀的熔炼液出炉后倒出浇铸至模具中，冷却成型。


2.根据权利要求1所述的一种高强度铜铁合金熔炼工艺，其特征在于：所述成品铜铁合金中Fe和P的质量比为3:1。


3.根据权利要求1所述的一种高强度铜铁合金熔炼工艺，其特征在于：所述惰性保护气体...

【专利技术属性】
技术研发人员：芮建方，
申请(专利权)人：常州金方圆新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32