灯头用高拉伸性能黄铜带及其生产工艺

摘要

本发明公开了灯头用高拉伸性能黄铜带及其生产工艺，所述的黄铜含有铅、铁、锡、镍、铜、磷、锌；所述的铅含量≤0.01％、铁含量≤0.02％、锡含量≤0.02％、镍含量≤0.02％、磷含量为0.001-0.003％；铜含量63.0-64.5％，余量为锌。本发明与现有技术相比，主要技术优势体现在：所生产的灯头用高拉伸性能黄铜带，通过合理控制杂质元素含量、成品晶粒度与深冲性能，既能满足灯头成型过程中对良好塑性的要求，又能避免深度拉伸后制品麻面影响外观与成品率。

说明书

技术领域：

本发明属于黄铜带及其生产工艺，特别属于灯头用高拉伸性能黄铜带及其生产工艺。 

背景技术：

黄铜具有良好的加工性能和导电、导热性能，且色泽好(近乎黄金色泽)，在铜带合金中应用极为广泛，其普遍用于水暖洁具、五金冲件、服辅装饰、电器配件等行业；由于其内在元素成分含量各异，黄铜牌号亦有很多，各牌号黄铜力学性能、加工性能等方面也存在差异，就目前行业上生产灯头用黄铜带主要为厚度在0.15～0.40mm之间的H62与H65加工黄铜，其成分如表-1： 

表-1 GB/T 5231-2001(加工黄铜化学成分) 

灯头产品主要生产工序为落料、深冲、滚丝、切边等，由于灯头产品成型过程经历连续深度拉伸，且在拉伸之后安排滚丝工序，因此对材料塑性要求极高，同时由于高档灯头产品对表面质量要求较高，尤其是本色产品(成品未进行电镀处理)，要求表面光洁、光亮、平整，即使表面存在轻微缺陷也可能导致降级处理；同时，黄铜的晶粒度对其冷加工性能有较大的影响，黄铜退火后的力学性能及冷变形性能主要取决于晶粒尺寸，往往在追求材料塑造性的前提下容易导致晶粒粗大，致使成品出现麻面现象，严重影响成品质量。 

发明内容：

本发明所要解决的第1个技术问题是：提供一种即能满足成型塑性要求，又不至于导致成品麻面的灯头用高拉伸性能黄铜带； 

本发明所要解决的第2个技术问题是：上述黄铜带的制备方法，尤其是成分、塑性与晶粒度的控制方法。

本发明解决技术问题的技术方案为：一种灯头用高拉伸性能黄铜带，含有铅(Pb)、铁(Fe)、锡(Sn)、镍(Ni)、铜(Cu)、磷(P)、锌； 

所述的铅(Pb)含量≤0.01％、铁(Fe)含量≤0.02％、锡(Sn)含量≤0.02％、镍(Ni)含量≤0.02％、磷(P)含量为0.001-0.003％；铜(Cu)含量63.0-64.5％，余量为锌。 

为了增强黄铜的塑性，还可在黄铜中加入0.001-0.003％的铈，铈的加入量过少或过多，均起不到增塑的效果，。 

本发明的制备方法，包括以下工序： 

1)熔铸工序： 

2)加热、热轧工序：出锭温度为820～850℃，加热用时为4小时，出炉前确保锭坯温度均匀； 

3)铣面工序：对热轧所得锭坯进行上、下表面铣削，双面铣削厚度约为0.9mm～1.0mm； 

4)冷轧工序：采用7道次轧制工艺：12.5mm-9.5mm-7.5mm-6.0mm-4.9mm-4.0mm-3.35mm-2.5mm； 

5)毛坯退火工序：预热区设定温度为635℃、加热区设定温度为645℃、保温区设定温度为625℃，退火周期为7小时；退火后锭坯物理性能按抗拉≥294N/mm²，延伸≥55％进行验收； 

6)毛坯酸洗工序：使用重量浓度10～12％的硫酸溶液进行酸洗，并在90～110℃烘干。 

7)半成品及成品轧制工序： 

8)半成品及成品酸洗： 

第一、二轧程酸洗工艺：使用重量浓度为6～8％的硫酸溶液进行酸洗，并在90～110℃烘干。 

第三轧程酸洗工艺：该工序为成品酸洗，使用重量浓度为4～6％的硫酸溶液进行酸洗，并使用重量浓度为0.02％的钝化液进行钝化，并在90～110℃烘干。 

9)检验工序：对成品表面、公差、带形及物理性能进行检测，若均符合验收标准的则视为合格品，否则定性为不良品； 

a)物理性能验收标准 

  成品厚度   杯突标准   HV标准   ＞0.35～0.40   ≥9.80mm   75～90   ＞0.30～0.35   ≥9.60mm   75～90   ＞0.25～0.30   ≥9.40mm   80～95   ＞0.20～0.25   ≥9.20mm   80～95   ＞0.15～0.20   ≥8.80mm   80～95

10)切边、包装工序：将来坯分剪成客户所需宽度，并对成品进行包装入库； 

上述熔铸工序中，所用设备为工频有芯感应电炉及立式半连铸； 

所述的加热工序中，所用设备为步进式加热炉，炉区分为预热、加热、保温三段，H62出锭温度为800～830℃，H65出锭温度约为800～850℃。 

所述的热轧工序中，所用设备为二辊可逆式热轧机，采用稀乳液冷却润滑，来坯厚度为165mm，供坯厚度为13.5mm，锭坯采用11道次轧制； 

所述的铣面工序中，所用设备为离线铣面机，分别对带坯上下表面进行铣 削，双面铣削厚度0.9～1.0mm，铣后锭坯表面应无明显擦划伤、夹杂(砂)、气眼，导角圆滑，刀纹细浅； 

所述冷轧工序中，所用设备为四辊可逆式冷轧机，依据轧制精度可将轧制分为粗轧、中轧、精轧三大类，其中粗轧后设有裁边工序； 

所述的退火工序，毛坯采用推杆式退火炉，半成品及成品采用钟罩式退火炉，其主要用于消除黄铜合金的加工硬化，使之重新恢复塑性；依据硬化程度、合金成分、性能要求调整保温温度和保温时间；退火设定温度为390～650℃，退火周期为7.0～20小时； 

所述的酸洗工序，其主要用于清除(洗)铜带表面残留润滑介质、退火污物、表面氧化层等，主要设有放卷、酸洗、水洗、水刷、烘干、立卷等装置，其中成品酸洗设有钝化装置。 

所述检验工序，其主要用于检验成品合格性，主要包括尺寸公差、表面质量、带形质量、物理性能四大方面，对以上四项检验均合格者视为合格品，方可对其实施成品裁边、剖条； 

从Cu-Zn二元系相图中可见，普通黄铜固态下分别具有α(α+β)相，在454～468℃β无序固溶体向β’有序固溶体转变。含锌量小于36％时，其组织是α固溶体，α黄铜塑性好，可冷、热加工，其室温伸长率随含锌量的增加而增大，到30％～32％锌时达极大值。含锌量在36％～46.5％时，其组织是(α+β)两相黄铜，(α+β)黄铜在室温下含有硬而脆的有序相β’，故强度高、塑性低，且较α黄铜易于加工硬化，随着β’相的增加，两相黄铜的塑性剧烈降低，冷加工时要严格控制加工率。但(α+β)黄铜的β相在高温下比α相更易软化，故(α+β)黄铜常加热到β区的温度范围内进行热加工，但加热温度不宜超过(α+β)/β’分界线太远，其最佳的加热条件是使合金组织中仍保留少量的 α相限制β相晶粒长大，避免开裂。 

磷(P)很少固溶于铜-锌合金，在α黄铜中超过一定含量的磷就会出现脆性相Cu₃P，降低黄铜塑性，但少量磷可使黄铜铸锭晶粒细化，提高黄铜的晶粒度。 

本发明与现有技术相比，主要技术优势体现在：所生产的灯头用高拉伸性能黄铜带，通过合理控制杂质元素含量、成品晶粒度与深冲性能，既能满足灯头成型过程中对良好塑性的要求，又能避免深度拉伸后制品麻面影响外观与成品率； 

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作详细的说明。 

本实例所使用阴极铜符合国标GB/T 467-1997，所使用锌锭符合国标GB/T470-2008，所使用B类料的重量百分成份为：Cu≥99.80％，Pb≤0.025％，Fe≤0.025％，P≤0.01％； 

实施例1：黄铜带H650.25×200M生产工艺 

1、熔铸工序：本实例按阴极铜1：B类料2，余量为锌锭进行投炉，所得锭坯成分重量百分比为： 

铜：64.2、铅：0.0085、铁：0.0050、锡：0.0050、镍：0.0018、磷：0.0022、其他杂质元素：0.06、余量为锌。 

所得锭坯尺寸为：厚度165mm、宽度210mm、长度4000mm； 

2、加热、热轧工序：加热保温区设定温度为920℃，实际出锭温度为820～850℃，加热用时为4小时，出炉前确保锭坯温度均匀；锭坯出炉后使用11道次热轧轧制； 

所得带坯厚度13.5mm、宽度230mm； 

3、铣面工序：对热轧所得锭坯进行上、下表面铣削，双面铣削厚度约为0.9mm～1.0mm； 

所得带坯厚度12.5mm、宽度230mm； 

4、冷轧、裁边工序：采用7道次轧制工艺：12.5mm-9.5mm-7.5mm-6.0mm-4.9mm-4.0mm-3.35mm-2.5mm；粗轧前两道次对锭坯表面缺陷进行打磨、消除以保障供坯质量，轧后对粗轧毛坯进行裁边； 

所得带坯厚度2.5mm、宽度210mm； 

5、退火工序：预热区设定温度为635℃、加热区设定温度为645℃、保温区设定温度为625℃，退火周期约为7小时；退火后锭坯物理性能按抗拉≥294N/mm²，延伸≥55％进行验收； 

6、毛坯酸洗工序：使用重量浓度10～12％的硫酸溶液进行酸洗，并在90～110℃烘干。 

7、半成品及成品轧制、退火工艺见表-4； 

表-4半成品及成品生产工艺 

8、半成品及成品酸洗工艺： 

第一、二轧程酸洗工艺：使用重量浓度为6～8％的硫酸溶液进行酸洗，并在90～110℃烘干。 

第三轧程酸洗工艺：该工序为成品酸洗，使用重量浓度为4～6％的硫酸溶液进行酸洗，并使用重量浓度为0.02％的钝化液(hc-10，杭州百木表面技术有限公司)进行钝化，并在90～110℃烘干。 

9、检验工序：对成品表面、公差、带形及物理性能进行检测，若均符合验收标准的则视为合格品，否则定性为不良品； 

成品性能值：杯突：9.42mm，HV值88.6，晶粒尺寸约0.020mm； 

10、切边、包装工序：将来坯宽度210mm分剪成客户所需宽度200mm，即成品为：H650.25×200mm，并对成品进行包装入库； 

实施例2(实施例1对比例)：黄铜带H650.25×200M生产工艺 

1、熔铸工序：本实例按阴极铜1：B类料4，余量为锌锭进行投炉，所得锭坯成分重量百分比为： 

铜：64.3、铅：0.0090、铁：0.018、锡：0.025、镍：0.020、磷：0.004、其他杂质元素：0.072、余量为锌。 

所得锭坯尺寸为：厚度165mm、宽度210mm、长度4000mm； 

2、加热、热轧工序、铣面工序、裁边工序、毛坯退火工序、毛坯酸洗工序、半成品及成品酸洗工艺、检验工序、切边、包装工序如实施例1； 

3、半成品及成品轧制、退火工艺见表-5； 

表-5半成品及成品生产工艺 

成品性能值：杯突：9.45mm，HV值87.2，晶粒尺寸约0.03mm； 

由于实施例2中黄铜杂质成分磷超出本发明标准，虽在半成品及成品退火工艺中经过合理调整退火温度使成品性能满足本发明要求，但其晶粒度较大，灯头拉伸过程中易出现麻面现象，不能满足客户要求； 

实施例3：黄铜带H650.25×200M生产工艺 

1、熔铸工序：本实例按阴极铜1：B类料4，余量为锌锭进行投炉，所得锭坯成分重量百分比为： 

铜：64.2、铅：0.0075、铁：0.012、锡：0.018、镍：0.015、磷：0.0023、铈：0.002：0.0055，其他杂质元素：0.062、余量为锌。 

所得锭坯尺寸为：厚度165mm、宽度210mm、长度4000mm； 

2、加热、热轧工序、铣面工序、裁边工序、毛坯退火工序、毛坯酸洗工序、半成品及成品酸洗工艺、检验工序、切边、包装工序如实施例1； 

3、半成品及成品轧制、退火工艺见表-6； 

表-6半成品及成品生产工艺 

成品性能值：杯突：10.05mm，HV值86.8，晶粒尺寸约0.025mm； 

由于实施例3中黄铜中的加入了稀土元素铈，使其杯突值显著提高。 

实施例4：黄铜带H620.35×3004M生产工艺 

1、熔铸工序：本实例按B类料2：本厂H65回料1，余量为锌锭进行投炉， 所得锭坯主要成分重量百分比为： 

铜：63.2、铅：0.0090、铁：0.0190、锡：0.015、镍：0.0036、磷：0.0026、其他杂质元素：0.062、余量为锌。 

所得锭坯尺寸为：厚度165mm、宽度310mm、长度4000mm； 

2、加热、热轧、铣面、冷轧、裁边、退火、毛坯酸洗工序与实施例1相同； 

3、半成品及成品生产工艺见表-7； 

表-7半成品及成品生产工艺 

4、半成品及成品酸洗工艺： 

第一、二轧程酸洗工艺：使用重量浓度为6～8％的硫酸溶液进行酸洗，并在90～110℃烘干。 

第三轧程酸洗工艺：该工序为成品酸洗，使用重量浓度为4～6％的硫酸溶液进行酸洗，并使用重量浓度为0.02％的钝化液进行钝化，并在90～110℃烘干。 

5、检验、切边、包装工序与实施例1相同； 

成品性能值：杯突：9.72mm，HV：89.5，晶粒尺寸约0.025mm。