一种高锡磷青铜带材及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高锡磷青铜带材，其特征在于：该高锡磷青铜的质量百分比组成为Sn：9.0～12.0wt％，P：0.03～0.4wt％，Fe：0.05～0.15wt％，Zn：0.1～0.25wt％，余量为Cu和不可避免的杂质；带材内部织构比例满足0.04≤a/(b+c)≤0.3，其中a为立方织构面积率，b为Copper织构面积率，c为S型织构面积率。通过添加0.1～0.25wt％的Zn元素，改善了高锡含量磷青铜带材的反偏析，带材晶内和晶界处的锡元素的含量差值≤0.3wt％；将立方织构面积率(a)，Copper织构面积率(b)，S型织构面积率(c)比例控制在0.04≤a/(b+c)≤0.3，不仅使带材的屈服强度达到690MPa以上，同时在在180

【技术实现步骤摘要】
一种高锡磷青铜带材及其制备方法


[0001]本专利技术涉及铜合金
，具体涉及一种高锡磷青铜带材及其制备方法。

技术介绍

[0002]板对板连接器是各类型连接器产品中，传输能力最强大的一种，是手机等多种电子通讯产品的重要零部件。伴随着5G通讯设备、智能家电、新能源汽车等领域连接器工作模块更复杂，使用功能方面更丰富、连接组件外观体积更轻薄的发展趋势，目前5G手机中板对板连接器不仅数量上从4G手机的15套左右增加到30
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45套，而且为了保证体积，连接器引脚尺寸更小，结构设计更复杂，对基体材料提出了更高的要求。
[0003]一方面，为保证手机内部结构布局合理，材料在连接器引脚加工过程中，要适应各种大角度弯曲加工，材料在好方向(Good Way)和坏方向(Bad Way)必须同时具备良好的折弯性能。另一方面，连接器在使用过程中信号传输要确保稳定和高效，端子及触点就必须具备紧密的结合力，因此基体材料不仅要有高强度，同时具备良好地抗应力松弛能力。在各类铜合金中，高锡磷青铜(锡含量≥9.0％)以其良好综合性能和低廉的价格正逐渐替代钛铜，成为该领域产品的重要基体材料，但仍有以下问题有待改善。首先，随着带材中锡含量的增加，由于锡元素和铜元素的熔点差距较大，会出现锡元素的偏析，最终导致带材在冷轧或折弯加工时，出现开裂的现象。其次，普通青铜带材的屈服强度无法满足板对板连接器的性能要求，且蚀刻加工后带材易变形翘曲，致使连接器在使用一段时间后出现接触不良，信号传输不稳定的现象。
[0004]因此，针对上述问题，需要对高锡青铜合金带材进一步改进，已满足板对板连接器的使用需求。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的第一个技术问题是提供一种具备良好折弯性能同时具备蚀刻后无翘曲的高锡磷青铜带材。
[0006]本专利技术解决第一个技术问题所采用的技术方案为：一种高锡磷青铜带材，其特征在于：该高锡磷青铜的质量百分比组成为Sn：9.0～12.0wt％，P：0.03～0.4wt％，Fe：0.05～0.15wt％，Zn：0.1～0.25wt％，余量为Cu和不可避免的杂质；带材内部织构比例满足0.04≤a/(b+c)≤0.3，其中a为立方织构面积率，b为Copper织构面积率，c为S型织构面积率。
[0007]高锡磷青铜合金采用非真空水平连铸时，在熔炼过程中会有一部分氧气溶于铜水中，如不加以去除，会在铜水凝固时以氧化亚铜的形式存在于铸坯内，进而在后续加工过程中形成起皮等表面缺陷。本专利技术选择P元素作为除气剂，去除铜水中溶入的氧气，同时为防止过多P元素加入，导致形成硬脆的Cu3P相，影响材料的冷加工性能。本专利技术控制P元素的含量为0.03～0.4wt％。
[0008]高锡磷青铜合金带材在熔炼过程中易产生反偏析，这是由于锡磷青铜合金中的锡元素熔点低，且合金的固
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液两相温度区间大，铸造凝固过程中极易产生宏观反偏析和微观
偏析，而本专利技术铸坯中锡元素含量≥9.0wt％，进一步加剧了偏析的形成。本专利技术通过添加0.05～0.15wt％的Zn元素，明显提高合金的流动性，缩小结晶温度区间，进而减轻了高锡磷青铜合金铸坯中Sn元素的反偏析情况，同时也在一定程度上控制了铸造组织的长大，提高了铸造组织晶粒的均匀性，也为降低晶粒内部和晶粒边界处的微观偏析奠定了基础，并提升了带材内部残余应力的均匀性，降低带材经蚀刻后的翘曲高度。
[0009]材料的微观组织结构是决定材料性能的关键，本专利技术通过控制合金带材内部的织构比例，使得带材内部织构比例满足0.04≤a/(b+c)≤0.3，其中a为立方织构面积率，b为Copper织构面积率，c为S型织构面积率。在铜合金的各种织构中，立方织构为再结晶织构，Copper织构和S织构为加工织构。为保证材料的高强度，应提高加工织构的含量，但当加工织构过多时，材料的折弯性会显著降低，不满足板对板连接器加工过程中的折弯要求，当织构面积占比满足上述比例时，带材的折弯性能明显改善，同时保证带材的强度和硬度值不会下降过多。
[0010]作为优选，该高锡磷青铜晶内和晶界处的Sn含量差值≤0.3wt％。
[0011]作为优选，该高锡磷青铜带材的屈服强度达690MPa以上，在180
°
折弯条件下，好方向R/t≤1.0，坏方向R/t≤1.5；其中，好方向为平行于轧制方向的方向，坏方向为垂直于轧制方向的方向；该高锡磷青铜带材经蚀刻后，翘曲高度≤1mm。
[0012]本专利技术所要解决的第二个技术问题是提供一种高锡磷青铜带材的制备方法。
[0013]本专利技术解决第二个技术问题所采用的技术方案为：一种高锡磷青铜带材的制备方法，其特征在于，该高锡磷青铜带材的工艺流程包括：水平连铸
→
阶梯式均匀化退火
→
一次冷加工
→
一次中间退火
→
二次冷加工
→
二次中间退火
→
成品冷加工
→
张力退火；所述均匀化退火为两阶段，第一阶段为加热至550
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650℃保温3
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10h，第二阶段为850
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950℃温度下保温3
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10h。
[0014]本专利技术高锡磷青铜合金的Sn含量在9.0
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12.0wt％，随着Sn含量的增加，铸坯内的反偏析程度急剧增加，因此需要更多地能量来完成上述长程扩散，实现成分及组织的均匀分布。因此，本专利技术采用850
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950℃作为均匀化退火温度，进而提高Sn元素的扩散效率，达到降低反偏析的目的。此外，为顺应板对板连接器轻薄化和微型化的发展趋势，作为基体材料的锡磷带材需要具备良好的尺寸公差，以保证连接器组装及使用的可靠性。目前国内外研究表明，铸造应力对带材的板型I值和尺寸公差具有重要影响，因此本专利技术采用分步式的均匀化退火工艺，先550
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650℃保温3
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10h，以消除铸坯内一部分铸造应力，再在850
‑
950℃温度下保温3
‑
10h实现对铸坯反偏析的改善。
[0015]作为优选，将铸坯中部和两侧的温度差控制在50℃以内，并保证铸坯出口温度在200
‑
250℃，对铸坯的凝固过程进行调控，最终有效控制了铸坯表层和内部、铸坯中部和两侧的Sn元素的宏观偏析。同时，通过对铸坯温差的控制，使得铸坯中铸造组织晶粒的晶粒度基本保持一致，平均晶粒度在2
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8mm的范围内，避免了冷却不均导致的晶粒大小差异，保证了带材后续加工时组织及性能的一致性和稳定性。
[0016]作为优选，所述一次冷加工的加工率大于70％，所述一次中间退火采用钟罩炉退火，退火温度为500
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580℃，退火时间为5
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10h，二次冷加工的加工率为55
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65％，二次中间退火采用展开式气垫炉退火，退火温度为600本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高锡磷青铜带材，其特征在于：该高锡磷青铜的质量百分比组成为Sn：9.0～12.0wt％，P：0.03～0.4wt％，Fe：0.05～0.15wt％，Zn：0.1～0.25wt％，余量为Cu和不可避免的杂质；带材内部织构比例满足0.04≤a/(b+c)≤0.3，其中a为立方织构面积率，b为Copper织构面积率，c为S型织构面积率。2.根据权利要求1所述的高锡磷青铜带材，其特征在于：该高锡磷青铜晶内和晶界处的Sn含量差值≤0.3wt％。3.根据权利要求1所述的高锡磷青铜带材，其特征在于：该高锡磷青铜带材的屈服强度达690MPa以上，在180
°
折弯条件下，好方向R/t≤1.0，坏方向R/t≤1.5；其中，好方向为平行于轧制方向的方向，坏方向为垂直于轧制方向的方向；该高锡磷青铜带材经蚀刻后，翘曲高度≤1mm。4.一种权利要求1至3任一权利要求所述的高锡磷青铜带材的制备方法，其特征在于，该高锡磷青铜带材的工艺流程包括：水平连铸
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阶梯式均匀化退火
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一次冷加工
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一次中间退火
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二次冷加工
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二次中间退火
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成品冷加工
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【专利技术属性】
技术研发人员：罗金宝，廖显琪，华称文，巢国辉，项燕龙，何科科，
申请(专利权)人：宁波金田铜业集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：