[發明專利]一種高錫青銅絲材的成形工藝

在審

• 申請號: 201710445836.6
• 申請日: 2017-06-14
• 公開（公告）號: CN109079112A
• 公開（公告）日: 2018-12-25
• 發明（設計）人: 羅奕兵
• 申請（專利權）人: 羅奕兵
• 主分類號: B22D11/045
• 分類號: B22D11/045;B22D11/114;C22F1/08;C22C9/02;B21C37/04;B21C9/00;B21C1/02
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一種高錫青銅合金絲材成形工藝，其特征在于，生產步驟為：1）采用水平連鑄法制備高錫青銅合金線坯料；2）高錫青銅鑄造線坯的固溶處理；3）對高錫青銅線坯進行附加超聲波轉動的壓力套管拉拔。該方法充分利用了固溶體的塑性和強化效果，生產的絲材具有優異的綜合力學性能。

技術領域

本發明涉及到金屬絲材的加工領域，特別涉及到一種高錫青銅絲材的成形工藝。

背景技術

錫青銅以低的電阻率、高的電遷移壽命和連接可靠性等優點，在大規模集成電路和芯片的連接領域有著極大的應用潛力。高錫青銅合金由于偏析嚴重，同時鑄造組織出現δ相（化合物Cu₃₁Sn₈為基的固溶體），造成高錫青銅合金材料性質硬而脆難于加工。到目前為止，高錫青銅絲、線材的主要生產方法為鑄造→熱擠壓→冷軋成絲材（肖愛英等，礦冶工程，1981（4）,35-41），此方法生產工藝流程較長，設備投資大；以及噴射沉積→軋制成材法（王曉峰等，一種高強度變形Cu-Sn合金的制備方法[P]，中國專利，申請號，CN200710010242，2007-01-31），其受噴射沉積法工藝限制，生產效率不高，工藝控制難度較高。針對以上方法存在的不足，本發明提出一種高錫青銅絲材的成形工藝。

發明內容

本發明目的在于提供一種高錫青銅合金絲材的成形工藝，解決高錫青銅難于加工、生產效率不高等問題。本發明解決其技術問題所采取的方案：

1）采用水平連鑄法制備高錫青銅合金（錫含量為8-15%wt）φ8-12mm線坯；

2）高錫青銅線坯的固溶處理；

3）對高錫青銅線坯進行附加超聲波轉動的壓力套管拉拔。

所述的高錫青銅絲材短流程成形工藝，具體工藝參數如下，

采用水平連鑄法制備高錫青銅（8-15%wt）線坯，鑄造線坯直徑φ8-12mm，鑄造時采取不間斷的機械攪拌和超聲波振動相結合的方式，超聲波振動功率不小于100w，以最大程度減少錫青銅鑄造時產生的比重偏析；將鑄造線坯料采取快速升溫的固溶處理方式，升溫速度不小于1℃/s，固溶溫度為500-650℃，固溶時間0.5-1h，冷卻介質為水；高錫青銅雖經固溶處理，室溫下組織應當為銅固溶體，但實際δ相很難徹底消除，因此，為提高錫青銅線坯的可加工性，采用壓力套管強制潤滑的拉拔方式加工，為進一步降低摩擦和提高錫青銅線坯的可加工性，在拉拔時，附加超聲波轉動，超聲波振動功率不小于10w，超聲波頻率為30-100KHz，每道次拉拔變形量為8-20%，拉拔速度為1-10m/s，當冷總變形量為35-90%時，將冷加工強化的線材進行固溶處理，固溶溫度為500-650℃，固溶時間0.2-1h，冷卻介質為水。

本發明具有以下優點：

1）與采用常規水平連鑄法制備線坯相比，由于水平連鑄生產時間較長，熔煉爐內熔化金屬的停留時間較長，與常規鑄造相比，連鑄法生產線坯的比重偏析情況相對更為嚴重，但本發明由于采取不間斷的機械攪拌和強力電磁攪拌結合的方式，從鑄坯質量控制角度出發，盡最大可能的降低了線坯的比重偏析；

2）由銅-錫二元相圖可知，在520-586℃范圍內Sn在銅中的溶解度具有最大值15.8%wt，因此，高錫青銅（8-15%wt）采取固溶處理，理論上可以獲得沒有δ相的單相的過飽和固溶體α，而α相為面心立方結構，具有良好的塑性；

3）由于采用壓力套管強制潤滑的拉拔方式加工，由于壓力套管可保證模具與線坯之間為流體潤滑狀態，摩擦極小，可盡可能提升了線坯的可加工性，可避免固溶處理后少量殘余δ相的影響；