权利要求
1.一种提升磷铜合金带材导电率的方法，其特征在于，主要包括配料、熔炼、铸造、锯切、加热、热轧、铣面、粗轧、切边、热处理退火、清洗、成品精轧步骤;
其中，配料时，以质量百分比计，采用Cu≥99.90%、P 0.02-0.03%、Fe 0.002-0.01%、Bi≤0.001%、Sb≤0.002%、As≤0.002%、Pb≤0.005%、S≤0.005%的成分进行配比;
热处理退火时，平放于罩式退火炉中，在280-380℃的温度下退火6-10h。
2.根据权利要求1所述的一种提升磷铜合金带材导电率的方法，其特征在于，Bi、Sb、As、Pb、S的质量百分比总和不超过0.03%。
3.根据权利要求1所述的一种提升磷铜合金带材导电率的方法，其特征在于，P元素的加入形式为铜磷合金，Fe元素的加入形式为铁片。
4.根据权利要求1所述的一种提升磷铜合金带材导电率的方法，其特征在于，熔炼时，将配制的原料投入熔炼炉中，并使用石墨粉与脱水木炭混合进行覆盖，熔炼温度为1120~1280℃，熔炼完成后进行静置，便于熔液内的氧化物、硫化物、碳化物的渣子上浮，将上浮的渣子除去，净化熔液。
5.根据权利要求4所述的一种提升磷铜合金带材导电率的方法，其特征在于，采用半连续铸造机进行振动铸造得到铸锭，铸造速度为4.0～10.0m/h;冷却水流量为300～1200l/min;铸造时采用适量硼砂或者碳黑对结晶器内熔体进行覆盖。
6.根据权利要求5所述的一种提升磷铜合金带材导电率的方法，其特征在于，热轧前，由步进式加热炉进行铸锭加热，加热温度为800～950℃。
7.根据权利要求6所述的一种提升磷铜合金带材导电率的方法，其特征在于，在热轧设备上进行铸锭开坯热轧，热轧带坯总加工率≥90%，实行在线淬火冷却，热轧终轧时在热轧辊道上进行喷水淬火冷却。
8.根据权利要求1所述的一种提升磷铜合金带材导电率的方法，其特征在于，所述的磷铜合金带材的导电率大于83%IACS。
说明书
技术领域
[0001]本发明涉及铜合金冶炼及加工领域，具体的说是一种提升磷铜合金带材导电率的方法。
背景技术
[0002]近年来，随着输变电行业及太阳能光伏产业的快速发展，对高磷铜合金的需求日益增长，这些行业对铜材料的导电性、导热性、成形性、表面质量和边缘质量等技术指标有着极高要求。在高端新型变压器和太阳能电池组的制造中，对所用导电的原材料---铜带产品的性能提出了更高的要求，如太阳能电池组件中的铜带必须具备高导电性的要求。高磷铜合金由于其具有较高强度、较低成本等优势，迅速取代部分高成本纯铜在变压器等输变电市场中的地位，成为铜合金系列中炙手可热的材料之一。国标中规范高磷铜合金导电率为75%IACS，远远低于紫铜材料，无法满足高导电用途铜带的使用要求。
[0003]鉴于以上原因，有必要设计一种提升高磷铜合金带材导电率的方法。
发明内容
[0004]为了解决现有技术中的不足，本发明提供一种提升磷铜合金带材导电率的方法，针对高磷铜合金制备工艺进行研究，在保证材料强度的情况下，提升其导电率，满足其在输变电市场的使用要求。
[0005]为了实现上述目的，本发明采用的具体方案为：
一种提升磷铜合金带材导电率的方法，主要包括配料、熔炼、铸造、锯切、加热、热轧、铣面、粗轧、切边、热处理退火、清洗、成品精轧步骤;
其中，配料时，以质量百分比计，采用Cu≥99.90%、P 0.02-0.03%、Fe 0.002-0.01%、Bi≤0.001%、Sb≤0.002%、As≤0.002%、Pb≤0.005%、S≤0.005%的成分进行配比;
热处理退火时，平放于罩式退火炉中，在280-380℃的温度下退火6-10h。
[0006]进一步地，Bi、Sb、As、Pb、S的质量百分比总和不超过0.03%。
[0007]进一步地，P元素的加入形式为铜磷合金，Fe元素的加入形式为铁片。
[0008]进一步地，熔炼时，将配制的原料投入熔炼炉中，并使用石墨粉与脱水木炭混合进行覆盖，熔炼温度为1120~1280℃，熔炼完成后进行静置，便于熔液内的氧化物、硫化物、碳化物的渣子上浮，将上浮的渣子除去，净化熔液。
[0009]进一步地，采用半连续铸造机进行振动铸造得到铸锭，铸造速度为4.0~10.0m/h;冷却水流量为300～1200l/min;铸造时采用适量硼砂或者碳黑对结晶器内熔体进行覆盖。
[0010]进一步地，热轧前，由步进式加热炉进行铸锭加热，加热温度为800～950℃。
[0011]进一步地，在热轧设备上进行铸锭开坯热轧，热轧带坯总加工率≥90%，实行在线淬火冷却，热轧终轧时在热轧辊道上进行喷水淬火冷却。
[0012]进一步地，所述的磷铜合金带材的导电率大于83%IACS。
[0013]有益效果：
(1)相对于现有的含磷铜合金，本发明通过创新优化，设计了一款新的高磷铜合金，该合金通过优化组分，缩小了高磷铜合金带材中磷含量的范围，更加精准地满足了高磷铜合金带材的性能需求;同时添加了少量铁，以便于进行保证高磷铜合金焊接能力的同时，与磷形成第二相，净化机体，提高材料导电率。
[0014](2)根据高磷铜合金不同于普通紫铜的成分特性，本发明采用罩式退火炉代替传统的气垫式退火炉进行物料退火，罩式退火相较于气垫式退火，温度低，时间长，磷和铁作为微弱化的时效型合金，对时效温度的敏感性更强，适当降低材料的退火温度，将材料温度控制在280-380℃之间，延长材料的保温时间，使第二相有充分的时间析出，铜基体更纯净，导电率更高。本发明使用的成分配比既满足高磷合金成分要求，又在原有基础上将导电率提升8%IACS以上。
[0015](3)采用新的加工工艺生产后，高磷铜合金带材的导电率稳定在83%IACS以上，具备批量生产条件。
附图说明
[0016]图1为本发明中提升磷铜合金带材导电率方法的工艺流程图。
具体实施方式
[0017]下面将结合具体实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
[0018]本发明公开了一种提升高磷铜合金带材导电率的方法，其中，该高磷铜合金带材按重量百分比包括如下组分：铜Cu≥99.90%，磷P：0.02-0.03%;铁Fe:0.002-0.01%;铋Bi≤0.001%;锑Sb≤0.002%;砷As≤0.002%;铅Pb≤0.005%;硫S≤0.005%。需要说明的是，Bi、Sb、As、Pb、S的质量百分比总和不超过0.03%，当这些杂质元素总和高于0.02%时，会降低材料的导电性。下面对提升高磷铜合金带材导电率的具体方法进行详细阐述。
[0019](1)、配料
按照铜Cu≥99.90%，磷P 0.02-0.03%;铁Fe 0.002-0.01%;铋Bi≤0.001%;锑Sb≤0.002%;砷As≤0.002%;铅Pb≤0.005%;硫S≤0.005%的成分进行配比。采用标准阴级电铜、加工返回旧料分别称重投入熔炼炉;其中磷属于易烧损元素，为防止其直接加入过程中烧损导致铸锭磷含量不稳定，特使用铜磷合金代替磷直接加入。铁直接以铁片形式加入，以此控制材料中的铁、磷含量，防止因铁磷含量过高在加工热处理工艺中形成固溶相溶解在铜机体中，使得基体中铜含量占比降低，从而降低材料整体的导电率。
[0020](2)、熔炼
称重后的金属混合，加入木炭、石墨粉或石墨块，炉内充以氮气或氩气进行金属的熔炼，熔化成1120~1280℃的熔液。
[0021]对熔液取样，分析所控制成分的含量及杂质控制的结果。
[0022]为了保证熔体的质量，所用原料、覆盖剂必须干燥。在熔化过程中，炉内充入的惰性气体可有利于熔体内气体的析出，保证熔体内含气量较低。
[0023]熔化完毕后，要静置一段时间，有利于一些氧化物、硫化物、碳化物的渣子上浮。上浮后，将渣子除去，净化熔体。
[0024]熔液准备完成后，根据取样分析结果，进行成分调整;根据元素的烧损情况，加入必要的微量元素，保证成分合格。
[0025](3)、铸造
确认成分在目标范围内时，开始进行铸造。
[0026]铜液经流槽到浇铸管流入结晶器进行铸造时，为了防止流槽内熔体的元素氧化，可用木炭或石墨粒进行覆盖，并通以惰性气体进行保护。或者将流槽设计成密封结构以及缩短流槽长度都是有效的。
[0027]采用半连续铸造可有利于铸锭质量的保证。
[0028]铸造过程可采用振动铸造，有利于结晶器内渣子上浮而不进入铸锭。
[0029]铸造时采用适量硼砂、碳黑或者保护气体对结晶器内熔体进行覆盖。
[0030]铸造速度：4.0-10.0m/h;冷却水流量：300～1200l/min;
铸造到带材所需要的铸锭长度，可以停止铸造。
[0031](4)、锯切
按所需长度在锯床上锯切铸锭。
[0032](5)、加热
由步进式加热炉进行铸锭加热，加热温度为800～950℃。
[0033](6)、热轧
在热轧设备上进行铸锭开坯热轧，热轧带坯总加工率≥90%，实行在线淬火冷却，热轧终轧时在热轧辊道上喷水进行淬火冷却，得到带坯。
[0034](7)、铣面
在双面铣铣床上进行带坯铣面以及边部铣削， 铣刀转速700-900r/min，铣削速度8-20m/min，表面无起皮、无氧化坑、无粘连屑。
[0035](8)、粗轧
在四辊可逆式冷轧机上将材料加工至洗涤厚度，即成品轧制前厚度。
[0036](9)、切边
在剪切设备上对粗轧后的带材进行边部剪切，便于后续精加工。
[0037](10)、热处理退火
在罩式炉平放退火，温度280-380℃，保温时间6-10小时，在长时间高温作用下，材料在热轧过程中高温轧制后快速冷却形成的固溶强化相析出，停留在晶界上，铜基体第二相减少，纯度增加，从而增加材料整体的导电率。
[0038](11)、清洗
使用酸浓度在15-20%的硫酸进行表面氧化皮的清理，钝化液为3～5‰JHDH-2进行表面钝化处理，钝化工作温度保持在60～70℃。
[0039](12)、成品精轧
在四辊轧机上将材料由洗涤料厚度轧制为成品厚度。
[0040](13)、成品清洗
使用碱液、水洗去材料表面轧制油，使用钝化剂在材料表面形成一层极薄的钝化层，隔绝空气，防止材料氧化;取成品厚度样品对材料力学性能、导电性能进行检测。
[0041](14)、成品剪切
使用纵剪对材料进行头尾、边部去除，将材料剪切至成品宽度;
(15)、包装入库
成品铜带经检验合格后包装入库。
[0042]实施例1
一种提升高磷铜合金带材导电率的方法，具体包括以下步骤：
(1)配料：按照铜Cu 99.969%，磷P 0.028%;铁Fe0.0023%;铋Bi≤0.001%;锑Sb≤0.001%;砷As≤0.001%;铅Pb≤0.001%;硫S≤0.001%的成分进行配比;采用具体此成分的标准阴级电铜和标准阴极电铜加工过程中的返回旧料作为原料;
(2)熔炼：称重后的金属混合，加入木炭、石墨粉或石墨块，炉内充以氮气或氩气进行金属的熔炼，熔化成1120℃的熔液;对熔液取样，分析所控制成分的含量及杂质控制的结果;为了保证熔体的质量，所用原料、覆盖剂必须干燥;在熔化过程中，炉内充入的惰性气体可有利于熔体内气体的析出，保证熔体内含气量较低;熔化完毕后，要静置一段时间，有利于一些氧化物、硫化物、碳化物的渣子上浮，上浮后，将渣子除去，净化熔体;熔液准备完成后，根据取样分析结果，进行成分调整;根据元素的烧损情况，加入必要的微量元素，保证成分合格;
(3)铸造：确认成分在目标范围内时，开始进行铸造，铜液经流槽到浇铸管流入结晶器进行铸造时，为了防止流槽内熔体的元素氧化，可用木炭或石墨粒进行覆盖，并通以惰性气体进行保护;或者将流槽设计成密封结构以及缩短流槽长度都是有效的;采用半连续铸造可有利于铸锭质量的保证;铸造过程可采用振动铸造，有利于结晶器内渣子上浮而不进入铸锭;铸造时采用适量硼砂、碳黑或者保护气体对结晶器内熔体进行覆盖;铸造速度：4.0m/h;冷却水流量：1200l/min;铸造到带材所需要的铸锭长度，可以停止铸造;铸锭规格：210*620*5000mm;
(4)锯切：按所需长度在锯床上锯切铸锭;
(5)加热：由步进式加热炉进行铸锭加热，加热温度800℃;
(6)热轧：在热轧设备上进行铸锭开坯热轧，热轧带坯总加工率≥90%，实行在线淬火冷却，热轧终轧时在热轧辊道上喷水进行淬火冷却;
(7)铣面：在双面铣铣床上进行带坯铣面以及边部铣削;
(8)粗轧：在四辊可逆式冷轧机上将材料加工至洗涤厚度，即成品轧制前厚度;
(9)切边：在剪切设备上对洗涤厚度的带材进行边部剪切，便于后续精加工;
(10)热处理退火：在罩式炉平放退火，温度为380℃，保温时间6小时，退火中采用75%的氢气加25%氮气气氛进行保护
(11)清洗：使用酸浓度在15%的硫酸进行表面氧化皮的清理，钝化液为3‰JHDH-2进行表面钝化处理，钝化工作温度保持在60℃;
(12)成品精轧：在四辊轧机上将材料由洗涤料厚度轧制为成品厚度;
(13)成品清洗：使用碱液、水洗去材料表面轧制油，使用钝化剂在材料表面形成一层极薄的钝化层，隔绝空气，防止材料氧化;取成品厚度样品对材料力学性能、导电性能进行检测;经检测材料导电率84.12%IACS;
(14)成品剪切：使用纵剪对材料进行头尾、边部去除，将材料剪切至成品宽度;
(15)包装入库：成品铜带经检验合格后包装入库。
[0043]实施例2
一种提升高磷铜合金带材导电率的方法，具体包括以下步骤：
(1)配料：按照Cu 99.962%，磷P 0.025%;铁Fe0.0026%;铋Bi≤0.001%;锑Sb≤0.001%;砷As≤0.001%;铅Pb≤0.001%;硫S≤0.001%的成分进行配比;采用具体此成分的标准阴级电铜和标准阴极电铜加工过程中的返回旧料作为原料;
(2)熔炼：称重后的金属混合，加入木炭、石墨粉或石墨块，炉内充以氮气或氩气进行金属的熔炼，熔化成1280℃的熔液;对熔液取样，分析所控制成分的含量及杂质控制的结果;为了保证熔体的质量，所用原料、覆盖剂必须干燥;在熔化过程中，炉内充入的惰性气体可有利于熔体内气体的析出，保证熔体内含气量较低;熔化完毕后，要静置一段时间，有利于一些氧化物、硫化物、碳化物的渣子上浮，上浮后，将渣子除去，净化熔体;熔液准备完成后，根据取样分析结果，进行成分调整;根据元素的烧损情况，加入必要的微量元素，保证成分合格;
(3)铸造：确认成分在目标范围内时，开始进行铸造，铜液经流槽到浇铸管流入结晶器进行铸造时，为了防止流槽内熔体的元素氧化，可用木炭或石墨粒进行覆盖，并通以惰性气体进行保护;或者将流槽设计成密封结构以及缩短流槽长度都是有效的;采用半连续铸造可有利于铸锭质量的保证;铸造过程可采用振动铸造，有利于结晶器内渣子上浮而不进入铸锭;铸造时采用适量硼砂、碳黑或者保护气体对结晶器内熔体进行覆盖;铸造速度为10.0m/h;冷却水流量为300l/min;铸造到带材所需要的铸锭长度，可以停止铸造;铸锭规格：210*620*5000mm;
(4)锯切：按所需长度在锯床上锯切铸锭;
(5)加热：由步进式加热炉进行铸锭加热，加热温度为950℃;
(6)热轧：在热轧设备上进行铸锭开坯热轧，热轧带坯总加工率≥90%，实行在线淬火冷却，热轧终轧时在热轧辊道上喷水进行淬火冷却;
(7)铣面：在双面铣铣床上进行带坯铣面以及边部铣削;
(8)粗轧：在四辊可逆式冷轧机上将材料加工至洗涤厚度，即成品轧制前厚度;
(9)切边：在剪切设备上对洗涤厚度的带材进行边部剪切，便于后续精加工;
(10)热处理退火：在罩式炉平放退火，温度为320℃，保温时间8小时，退火中采用75%的氢气加25%氮气气氛进行保护
(11)清洗：使用酸浓度在20%的硫酸进行表面氧化皮的清理，钝化液为5‰JHDH-2进行表面钝化处理，钝化工作温度保持在70℃;
(12)成品精轧：在四辊轧机上将材料由洗涤料厚度轧制为成品厚度;
(13)成品清洗：使用碱液、水洗去材料表面轧制油，使用钝化剂在材料表面形成一层极薄的钝化层，隔绝空气，防止材料氧化;取成品厚度样品对材料力学性能、导电性能进行检测;经检测材料导电率85.14%IACS;
(14)成品剪切：使用纵剪对材料进行头尾、边部去除，将材料剪切至成品宽度;
(15)包装入库：成品铜带经检验合格后包装入库。
[0044]实施例3
一种提升高磷铜合金带材导电率的方法，具体包括以下步骤：
(1)配料：按照Cu 99.961%，磷P 0.021%;铁Fe0.0025%;铋Bi≤0.001%;锑Sb≤0.001%;砷As≤0.001%;铅Pb≤0.001%;硫S≤0.001%的成分进行配比;采用具体此成分的标准阴级电铜和标准阴极电铜加工过程中的返回旧料作为原料;
(2)熔炼：称重后的金属混合，加入木炭、石墨粉或石墨块，炉内充以氮气或氩气进行金属的熔炼，熔化成1200℃的熔液;对熔液取样，分析所控制成分的含量及杂质控制的结果;为了保证熔体的质量，所用原料、覆盖剂必须干燥;在熔化过程中，炉内充入的惰性气体可有利于熔体内气体的析出，保证熔体内含气量较低;熔化完毕后，要静置一段时间，有利于一些氧化物、硫化物、碳化物的渣子上浮，上浮后，将渣子除去，净化熔体;熔液准备完成后，根据取样分析结果，进行成分调整;根据元素的烧损情况，加入必要的微量元素，保证成分合格;
(3)铸造：确认成分在目标范围内时，开始进行铸造，铜液经流槽到浇铸管流入结晶器进行铸造时，为了防止流槽内熔体的元素氧化，可用木炭或石墨粒进行覆盖，并通以惰性气体进行保护;或者将流槽设计成密封结构以及缩短流槽长度都是有效的;采用半连续铸造可有利于铸锭质量的保证;铸造过程可采用振动铸造，有利于结晶器内渣子上浮而不进入铸锭;铸造时采用适量硼砂、碳黑或者保护气体对结晶器内熔体进行覆盖;铸造速度为8m/h;冷却水流量为800l/min;铸造到带材所需要的铸锭长度，可以停止铸造;铸锭规格：210*620*5000mm;
(4)锯切：按所需长度在锯床上锯切铸锭;
(5)加热：由步进式加热炉进行铸锭加热，加热温度为900℃;
(6)热轧：在热轧设备上进行铸锭开坯热轧，热轧带坯总加工率≥90%，实行在线淬火冷却，热轧终轧时在热轧辊道上喷水进行淬火冷却;
(7)铣面：在双面铣铣床上进行带坯铣面以及边部铣削;
(8)粗轧：在四辊可逆式冷轧机上将材料加工至洗涤厚度，即成品轧制前厚度;
(9)切边：在剪切设备上对洗涤厚度的带材进行边部剪切，便于后续精加工;
(10)热处理退火：在罩式炉平放退火，温度为280℃，保温时间10小时，退火中采用75%的氢气加25%氮气气氛进行保护
(11)清洗：使用酸浓度在18%的硫酸进行表面氧化皮的清理，钝化液为4‰JHDH-2进行表面钝化处理，钝化工作温度保持在65℃;
(12)成品精轧：在四辊轧机上将材料由洗涤料厚度轧制为成品厚度;
(13)成品清洗：使用碱液、水洗去材料表面轧制油，使用钝化剂在材料表面形成一层极薄的钝化层，隔绝空气，防止材料氧化;取成品厚度样品对材料力学性能、导电性能进行检测;经检测材料导电率87.42%IACS;
(14)成品剪切：使用纵剪对材料进行头尾、边部去除，将材料剪切至成品宽度;
(15)包装入库：成品铜带经检验合格后包装入库。
[0045]以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非随本发明作任何形式上的限制。凡根据本发明的实质所做的等效变换或修饰，都应该涵盖在本发明的保护范围之内。
说明书附图(1)
