銅合金的加工工藝流程

銅合金的加工工藝流程銅合金帶材的制造的第一步就是采用連續(xù)擠壓的方法將銅和銅合金材料擠壓成銅和銅合金坯，即連鑄，連鑄質(zhì)量的好壞直接影響了整個(gè)制備過程。在整個(gè)熔煉過程中，要嚴(yán)格控制熔煉溫度、澆鑄溫度、燒鑄溫度，以較少縮孔，夾渣等缺陷。銅合金的加工工藝流程如下：一、銅合金帶材的軋制工序采用軋制的方法將連鑄出來的銅合金坯軋制成規(guī)定規(guī)格的銅合金帶材，經(jīng)過連鑄工序擠壓成的坯料大都是矩形坯或者不封閉的曲線形坯。采用這種方法可以制造出超長(zhǎng)的銅和銅合金帶材，且?guī)Р牡钠焚|(zhì)高。軋制的方法有：1.1半連續(xù)鑄錠加熱、熱軋、冷軋法這種方法是傳統(tǒng)工藝中應(yīng)用最廣也是最成熟的一種方法，它不受合金牌號(hào)的控制，可以大規(guī)模生產(chǎn)，除了生產(chǎn)帶材外，還可以生產(chǎn)中厚度的板材。為了保證軋制的質(zhì)量和效率，一般在熱軋前要對(duì)錠坯表面進(jìn)行局部修刮，對(duì)坯料加熱的溫度要比開軋時(shí)高30一40度，但過高的溫度會(huì)造成表面金屬氧化，所以為了保證坯料表面的質(zhì)量，坯料加熱的溫度不宜過高，而且氧化損失過大的時(shí)候會(huì)造成表面脫鋅，極有可能發(fā)生斷裂現(xiàn)象。加熱時(shí)的溫度要穩(wěn)定而均勻，在加熱過程中動(dòng)作要迅速，在進(jìn)人脆性溫度區(qū)前結(jié)束軋制，這個(gè)比較難把握，所以在軋制的過程中極易出現(xiàn)斷裂破碎的情況，成品率較低。1.2水平連續(xù)鑄造卷坯，成卷冷軋法這個(gè)方法屬于現(xiàn)代銅合金板材的生產(chǎn)方法，相對(duì)于上一種，它在生產(chǎn)規(guī)模、牌號(hào)控制等方面都有一定的要求，在產(chǎn)品厚度上適宜生產(chǎn)帶材和薄板材。這種方法制造出來的坯料厚度不大，在保證連續(xù)鑄坯拉出結(jié)晶器后，在足夠的冷卻速度下，采用在線固溶的處理方法，在強(qiáng)化合金元素的效果時(shí)注意鑄坯的厚度不宜過大，這是為防止出現(xiàn)降低冷卻速度時(shí)出現(xiàn)大顆粒析出物，但是由于其合金液態(tài)時(shí)導(dǎo)熱性差、流動(dòng)性差、易疏松等特性，鑄錠的厚度也不能過小。半連續(xù)鑄錠加熱和水平連續(xù)鑄造卷坯兩種鑄造方法的差別在于水平連續(xù)鑄造卷坯省略了鑄錠加熱和熱軋工序，這樣生產(chǎn)起來速度快，效率更高，但是由于生產(chǎn)規(guī)模的限制，遠(yuǎn)沒有半連續(xù)鑄錠加熱的方法應(yīng)用廣泛，半連續(xù)鑄錠加熱一熱軋一冷軋工藝被廣泛應(yīng)用在銅及銅合金板帶材生產(chǎn)，其中最先進(jìn)的生產(chǎn)過程是：大容量電爐熔煉和半連續(xù)鑄造方法鑄錠，在軋機(jī)允許的情況下，采用單重幾噸到兒十噸的錠坯進(jìn)行熱軋開坯，熱軋后進(jìn)行坯料銑削，銑去坯料的表面缺陷，銑面后的卷坯采用大卷重強(qiáng)化冷軋，中間退火與成品退火是在無(wú)氧條件下成卷進(jìn)行的，并開卷清洗，在氣體浮動(dòng)條件下連續(xù)進(jìn)行無(wú)氧化退火，并采用連續(xù)式精整剪切機(jī)列獲得最終成品。二、熱處理工藝在銅合金帶材的生產(chǎn)加工過程中，軋制工藝和熱處理工藝通常是結(jié)合在一起的，時(shí)效前進(jìn)行較大的冷變形，可以加速析出物的析出，在大變形后進(jìn)行中間退火工藝，然后用一次低溫控制制品的性能，這個(gè)時(shí)候要嚴(yán)格控制退火的時(shí)間和溫度，火勢(shì)均勻充分，溫度過高、持續(xù)時(shí)間過長(zhǎng)會(huì)造成最終制品內(nèi)晶粒度過大，降低產(chǎn)品的性能，溫度過低、時(shí)間不足又會(huì)讓產(chǎn)品部分保留加工硬化效應(yīng)。最適合的加熱氣氛為中性氣氛，但在實(shí)際操作中很難把握這個(gè)度，讓溫度停留在最合適的地方。加熱爐內(nèi)氣氛的把握是銅合金帶材生產(chǎn)中一個(gè)重要問題，為此，一般含有少量氧的銅合金都會(huì)采用中性或微氧化性的氣氛操作。而高溫下容易氧化以及無(wú)氧銅等宜采用微還原性氣氛或中性氣氛加熱，比如錫青銅、低鋅黃銅、鋁青銅等。由于銅及銅合金易于高溫氧化，加之對(duì)其板帶制品的表面光潔度與色澤要求較高，為此生產(chǎn)中盡量避免氧化退火，而采用保護(hù)性氣氛（惰性氣體）退火或真空退火。加熱銅材時(shí)，對(duì)燃料的含硫量要嚴(yán)格控制，因銅中滲硫時(shí)生成的cu20及cuzs對(duì)合金的塑性十分有害：不僅在晶界上阻礙了再結(jié)晶使晶界強(qiáng)度削弱，而且當(dāng)銅在氧化性氣氛加熱時(shí)，晶界硫化物氧化，致使熱軋時(shí)開裂。三、脫脂清洗工序銅及銅合金一般使用乳化液或水作為熱軋、冷軋時(shí)的冷卻一潤(rùn)滑劑，我國(guó)銅加工廠所使用的乳化液有機(jī)油、三乙醇胺及油酸配制成乳膏，再依需要配以軟化水，成為一定濃度的乳化液。潤(rùn)滑劑殘留容易造成金屬表面形成污染斑，必須進(jìn)行脫脂清洗工序。銅合金帶材必須具備光亮、平整、無(wú)污染、耐大氣腐蝕等優(yōu)良的表面質(zhì)量，以滿足后續(xù)電鍍、焊接等二次加工。銅合金帶材質(zhì)量的問題涉及整個(gè)生產(chǎn)工序，其中，銅合金帶材中間及成品清洗是提高其表面質(zhì)量的最重要的生產(chǎn)工序，現(xiàn)代化的銅合金帶材的清洗是在自動(dòng)化的清洗機(jī)上完成的，涉及脫脂酸洗等環(huán)節(jié)，表面脫脂是改善表面質(zhì)量、提高銅合金帶材防腐蝕性的重要工序，脫脂的作用就是除去銅帶表面殘留的軋制工藝潤(rùn)滑液及各種油污，由于軋制過程中所用潤(rùn)滑液的不同以及添加劑類型的不同，銅合金表面的殘留也不同，如果脫脂清洗的不干凈，銅合金表面容易形成云狀污跡，在降低表面質(zhì)量的同時(shí)，也會(huì)加劇表面腐蝕影響二次加工性能。而單純的酸洗無(wú)法清除帶材表面的油污，因此如今比較成熟有效的脫脂清洗方法是堿液脫脂，堿液對(duì)于有機(jī)潤(rùn)滑劑有著良好的皂化作用，可以與飽和脂肪酸形成肥皂和甘油，肥皂又是良好的清洗表面活性劑，具有良好的去除有機(jī)潤(rùn)滑劑的作用，對(duì)于大部分礦物潤(rùn)滑油，皂化反應(yīng)不太明顯，因此常在其中添加一些表面活性劑。近年來，為了提脫脂效果，提高脫脂刷洗質(zhì)量，新近開發(fā)的高壓熱水脫脂技術(shù)是最具發(fā)展前途的環(huán)保無(wú)污染的脫脂新技術(shù)。在實(shí)際生產(chǎn)操作中，為了降低成本，對(duì)于較厚的坯料，往往采用退火后酸洗刮刷烘干工藝，并在專門的機(jī)列上進(jìn)行。酸洗液濃度一般為5％、10％，溫度30一60℃。實(shí)際操作中，要根據(jù)酸液濃度與溫度以及合金牌號(hào)質(zhì)量要求等來確定酸洗時(shí)間，一般為5一30min，為了實(shí)現(xiàn)快速酸洗，提高表面質(zhì)量，出現(xiàn)了電解酸洗、超聲波酸洗等新方法！熔煉中應(yīng)注意的幾個(gè)問題（1）熔煉的時(shí)間應(yīng)控制從加料開始熔化至熔化結(jié)束（合金出爐）所用時(shí)間叫熔化時(shí)間。熔化時(shí)間的長(zhǎng)短不僅會(huì)影響生產(chǎn)率，而且會(huì)很明顯的影響澆注出的鑄件質(zhì)量。因?yàn)槿刍瘯r(shí)間增長(zhǎng)，會(huì)使合金的元素?zé)龘p率增加，吸氣的機(jī)會(huì)增加。因此，應(yīng)該以最短的時(shí)間完成熔化工作。在允許的情況下，盡量提高爐料的預(yù)熱溫度，操作應(yīng)該緊湊，動(dòng)作要迅速。（2）熔煉用的攪拌棒應(yīng)是碳棒銅合金中的某些元素，如鐵、鉛等在熔化時(shí)是以機(jī)械混合物的形式存在的。還有些元素，由于密度不同，有產(chǎn)生比重偏析分層的趨勢(shì)。實(shí)踐證明，這些元素在熔煉和澆注的過程中，容易引起化學(xué)成分的不合格，造成機(jī)械性能不合格。要克服這種現(xiàn)象，必須借助攪拌的作用，這是熔化澆注不可或缺的環(huán)節(jié)。但在測(cè)溫及降溫的期間，一般不需要攪拌。而所用的攪拌物的材料成分，一般宜用石墨。這是因?yàn)?，如果使用其它的攪拌物如用鐵棒，則在攪拌的過程中鐵棒熔化，使合金的化學(xué)成分受到影響。同時(shí)，如果鐵棒在爐內(nèi)預(yù)熱的溫度比較高或是攪拌的時(shí)間較長(zhǎng)，鐵棒上的氧化物要進(jìn)入合金液中成為雜質(zhì)；如果鐵棒預(yù)熱的溫度較低，合金在攪拌時(shí)要黏附在鐵棒上，這在生產(chǎn)中是能觀察到的。（3）熔煉時(shí)的覆蓋劑的使用問題對(duì)于熔煉銅合金來講，覆蓋劑的用量一般為：用玻璃和硼砂時(shí)為爐料重量的0.8%-1.2%，因?yàn)橐３指采w層的厚度為10-15cm；用木炭時(shí)，用量約為爐料重量的0.5%-0.7%，要保持覆蓋層厚度為25-35厘米。覆蓋劑的扒除時(shí)間，一般在澆注前進(jìn)行，太早進(jìn)行會(huì)增加銅合金的氧化和吸氣。如果是用木炭作覆蓋劑，并且擋渣效果好時(shí)，也可以不扒除覆蓋劑，讓它在澆注的過程中也起到擋渣作用，效果更為理想。安全事項(xiàng)安全生產(chǎn)是鑄造行業(yè)的基本要求，純銅及銅合金的熔煉都必須做到：（1）操作者應(yīng)穿戴好防護(hù)用品，