一种用于钎焊的高Mn铜合金箔材的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于钎焊的高Mn铜合金箔材的制备方法，该高Mn铜合金箔材的成分组成：Mn 10％～35％，Co、Ni或Ag不超过10％，余量为Cu，该制备方法包括：一、金属原料预处理；二、根据高Mn铜合金箔材的设计成分配料熔炼，得到高Mn铜合金铸坯；三、将高Mn铜合金铸坯进行热轧开坯和多道次热轧得到热轧板坯；四、将热轧板坯进行真空退火及冷轧得到高Mn铜合金箔材。本发明专利技术采用高温热开坯

【技术实现步骤摘要】
一种用于钎焊的高Mn铜合金箔材的制备方法


[0001]本专利技术属于铜合金
，具体涉及一种用于钎焊的高Mn铜合金箔材的制备方法。

技术介绍

[0002]高Mn含量铜锰合金兼具高导电性、高强韧性以及高阻尼性能等特性，在航空航天、装备制造等领域得到了广泛的应用。同时铜锰合金还具有优异的钎焊特性，主要应用于焊接高温下工作的不锈钢、硬质合金、耐热钢和高温合金等零部件，其具有焊合强度高、韧性好，焊缝高温性能稳定和耐冲击等优势。
[0003]低Mn含量(Mn≤5wt.％)铜锰合金一般可以通过合金化、热加工、去应力退火结合冷塑性变形等方式，加工成特定尺寸的箔材、丝材以及相关设备的零件。但高Mn含量铜锰合金存在一个特殊的相转变现象,Mn含量超过10wt.％时，合金的马氏体转变起始温度(M
s
)升高，在冷却至室温时易产生大量的马氏体及孪晶，且在400℃和450℃形成有序面心立方晶格Mn5Cu和Mn3Cu金属间化合物，导致其塑性变形能力变差，加工能力丧失，严重制约高Mn含量铜锰钎料在工业封装领域中的广泛应用。若以膏状钎料使用，焊膏中的有机物和溶剂在加热时大量挥发，导致焊料的润湿性变差，且影响工件焊接处的清洁度。钎焊用材料若制成特定尺寸的箔材和丝材，既方便于零部件的装配，也可克服使用焊膏的缺点。
[0004]基于此，急需攻克一种成型性能优异，适用于工业化批量生产的高Mn铜合金钎料箔材的制备方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种用于钎焊的高Mn铜合金箔材的制备方法。该方法采用高温热开坯
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高温热轧制
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高温退火冷轧制相结合的工艺，最大程度地避免了高Mn含量铜锰合金的脆性相变过程，并充分利用合金高温下变形抗力小的特性，保证了高Mn含量铜锰合金具有良好的塑性加工能力，从而顺利成型获得用于钎焊的高Mn铜合金箔材，解决了现有高Mn铜合金难以精密加工成薄材的技术问题。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种用于钎焊的高Mn铜合金箔材的制备方法，其特征在于，该高Mn铜合金箔材由以下质量百分含量的成分组成：Mn 10％～35％，Co、Ni或Ag不超过10％，余量为Cu，该制备方法包括以下步骤：
[0007]步骤一、金属原料预处理：根据目标产物高Mn铜合金箔材的设计成分选择金属原料，然后将金属原料浸入金属洗涤剂溶液或丙酮溶液中去除表面油渍，经纯水清洗后放入稀盐酸溶液中浸泡去除表面氧化层，再经纯水清洗后放入乙醇溶液中脱水，经高压氩气枪吹干，得到预处理后的金属原料；所述金属原料包括质量纯度99.99％的TU1无氧铜棒、电解锰片和铜箔，以及银锭、电解镍片或电解钴片；
[0008]步骤二、配料及熔炼：根据目标产物高Mn铜合金箔材的设计成分选择步骤一中经预处理后的金属原料进行配料，然后进行熔炼，得到合金化的熔体，再将熔体浇注在钢模
中，冷却后开炉去模，得到厚度为28mm～35mm且杂质含量小于0.05％的高Mn铜合金铸坯；
[0009]步骤三、热轧开坯及热轧：将步骤二中得到的高Mn铜合金铸坯加热至790℃～850℃并保温90min～120min，然后依次进行热轧开坯和多道次热轧，得到厚度为2mm～2.5mm的热轧板坯；所述热轧开坯和多道次热轧的每道次热轧变形量为35％～50％，多道次热轧的次数为4～6道次，且每道次热轧前均采用酸洗和磨抛相结合的方式对待轧制板坯进行处理；
[0010]步骤四、真空退火及冷轧：将步骤三中得到的热轧板坯经脱油脱脂后置于真空退火炉中加热至720℃～790℃并保温90min～120min进行真空退火，冷却后进行多道次冷轧，得到厚度为0.08μm～0.20μm的冷轧箔材，即高Mn铜合金箔材；所述多道次冷轧的每道次变形量为40％～60％，次数为4～6道次。
[0011]本专利技术将金属原料预处理后配料，然后采用高真空熔铸的方式成型得到铸坯，再依次进行热轧和冷轧，制备得到高Mn铜合金箔材。该制备过程中，首先，通过分批多次投料的高真空熔炼工艺，最大程度地减少了熔炼过程中Mn元素的烧损，并降低了合金中的气体含量，从而确保了高Mn铜合金箔材的纯净度和溅散性，使其适用于钎焊；其次，针对高锰含量铜锰合金(Mn质量含量超过10％)的马氏体转变起始温度(M
s
)升高，在冷却至室温时易产生大量的马氏体及孪晶，且在400℃和450℃形成有序面心立方晶格Mn5Cu和Mn3Cu金属间化合物，导致其塑性变形能力变差，加工能力丧失的现象，本专利技术采用远高于Mn5Cu和Mn3Cu金属间化合物转变温度的热开坯温度，以及高温热开坯
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高温热轧制
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高温退火冷轧制相结合的工艺，最大程度地避免了高Mn含量铜锰合金在400℃和450℃形成有序面心立方晶格Mn5Cu和Mn3Cu金属间化合物的脆性相变过程，保证了高Mn含量铜锰合金具有良好的塑性加工能力，同时充分利用合金高温下变形抗力小的特性，保证了高Mn含量铜锰合金的良好塑性变形能力，从而顺利成型获得用于钎焊的高Mn铜合金箔材，解决了现有高Mn铜合金难以精密加工成薄材的技术问题。
[0012]上述的一种用于钎焊的高Mn铜合金箔材的制备方法，其特征在于，步骤一中所述金属洗涤剂溶液为55℃的水溶液，且金属洗涤剂的含量为35g/L。该温度下金属洗涤剂可充分溶解在水中，形成35g/L的金属洗涤剂溶液，保证了洗涤效果，避免了温度过低导致金属洗涤剂的溶解能力受限、洗涤效果不佳的问题，温度过高不方便在板坯表面进行洗涤操作过程。
[0013]上述的一种用于钎焊的高Mn铜合金箔材的制备方法，其特征在于，步骤一中所述稀盐酸溶液由质量浓度37％的盐酸溶液与纯水按照1:1～1:3的体积比配制而成，且放入稀盐酸溶液中浸泡的时间为15min～30min。该组成的稀盐酸溶液和浸泡时间保证了金属原料表面氧化层的充分去除。
[0014]上述的一种用于钎焊的高Mn铜合金箔材的制备方法，其特征在于，步骤二中所述熔炼的具体过程为：将配料中的质量纯度99.99％的TU1无氧铜棒与银锭、电解镍片或电解钴片同时加入到熔炼炉内质量纯度为95％以上的氧化铝坩埚中，将配料中的铜箔包覆电解锰片并放入熔炼炉的料斗中，然后封闭熔炼炉并抽真空至小于10
‑2MPa，加热至1050℃～1450℃进行熔炼，当氧化铝坩埚中的物料完全熔化后，保持真空度不变并关阀真空阀，充入质量纯度为99.5％的氩气冷却至真空度为0.1MPa，待氧化铝坩埚中熔池熔体表面结膜后，将料斗中的铜箔包覆电解锰片加入到氧化铝坩埚中并继续加热熔炼，当氧化铝坩埚中的物
料完全熔化后，调节功率将熔炼温度控制为1250℃～1350℃并进行电磁搅拌精炼10min～20min。上述分批多次投料的方式，即先将TU1无氧铜棒与银锭、电解镍片或电解钴片同时加入到高纯氧化铝坩埚中熔炼至完全熔化，然后冷却至熔体表面结膜后加入铜箔包覆电解锰片加热熔化，利用铜箔包覆结合后投料熔炼的方式本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于钎焊的高Mn铜合金箔材的制备方法，其特征在于，该高Mn铜合金箔材由以下质量百分含量的成分组成：Mn 10％～35％，Co、Ni或Ag不超过10％，余量为Cu，该制备方法包括以下步骤：步骤一、金属原料预处理：根据目标产物高Mn铜合金箔材的设计成分选择金属原料，然后将金属原料浸入金属洗涤剂溶液或丙酮溶液中去除表面油渍，经纯水清洗后放入稀盐酸溶液中浸泡去除表面氧化层，再经纯水清洗后放入乙醇溶液中脱水，经高压氩气枪吹干，得到预处理后的金属原料；所述金属原料包括质量纯度99.99％的TU1无氧铜棒、电解锰片和铜箔，以及银锭、电解镍片或电解钴片；步骤二、配料及熔炼：根据目标产物高Mn铜合金箔材的设计成分选择步骤一中经预处理后的金属原料进行配料，然后进行熔炼，得到合金化的熔体，再将熔体浇注在钢模中，冷却后开炉去模，得到厚度为28mm～35mm且杂质含量小于0.05％的高Mn铜合金铸坯；步骤三、热轧开坯及热轧：将步骤二中得到的高Mn铜合金铸坯加热至790℃～850℃并保温90min～120min，然后依次进行热轧开坯和多道次热轧，得到厚度为2mm～2.5mm的热轧板坯；所述热轧开坯和多道次热轧的每道次热轧变形量为35％～50％，多道次热轧的次数为4～6道次，且每道次热轧前均采用酸洗和磨抛相结合的方式对待轧制板坯进行处理；步骤四、真空退火及冷轧：将步骤三中得到的热轧板坯经脱油脱脂后置于真空退火炉中加热至720℃～790℃并保温90min～120min进行真空退火，冷却后进行多道次冷轧，得到厚度为0.08μm～0.20μm的冷轧箔材，即高Mn铜合金箔材；所述多道次冷轧的每道次变形量为40％～60％，次数为4～6道次。2.根据权利要求1所述的一种用于钎焊的高Mn铜合金箔材的制备方法，其特征在于，步骤一中所述金属洗涤剂溶液为55℃的水溶液，且金属洗涤剂的含量为35g/L。3.根据权利要求1所述的一种用于钎焊的高Mn铜合金箔材的制备方法，其特征在于，步骤一中所述稀盐酸溶液由质量浓度37％的盐酸溶液与纯水按照1:1～1:3的体积比配制而成，且放入稀盐酸溶液中浸泡的时间为15min～30min。4.根据权利要求1所述的一种用于钎焊的高Mn铜合金箔材的制备方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢金文，李进，赵永庆，张瑞刚，郭阳阳，黄金博，
申请(专利权)人：西安瑞鑫科金属材料有限责任公司，
类型：发明
国别省市：