一种非真空下引铜镍钴硅合金铸锭的制备方法与流程

本发明涉及有色金属合金制备，具体是涉及一种非真空下引铜镍钴硅合金铸锭的制备方法。

背景技术：

1、人类社会已进入信息时代，这个时代的核心是集成电路，又称为ic产业。集成电路由芯片、引线框架、塑封三部份组成，其中引线框架的作用是导电、散热、联接外部电路，因此要求制作引线框架材料具有高强度、高导电、良好的冲压和蚀刻性能。目前全世界百分之八十的引线框架使用铜合金高精带材制作，据不完全统计，引线框架合金约77种，按合金系划分主要有铜-铁-磷、铜-镍-硅、铜-铬-锆三大系列，按着性能可分为高导电、高强度、中强中导等系列，引线框架用高精铜带已成为所有带材的代表，引领着带材发展方向，目前国内外现代生产方法是大锭热轧-高精冷轧法。

2、

3、铜镍硅钴合金是高性能弹性铜合金，具有优异弹性的同时又兼顾高的强度、中等的导电导热性能和优异高温性能的合金。该合金材料主要用作电力电子、交通运输、手机、电工、航空宇航等行业中的引线框架、弹性接插件、弹性元器件、汽车连接器、传感器、导电桥等材料，已经成为近些年来铜加工行业的研究热点。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术存在的不足，提供了一种非真空下引铜镍钴硅合金铸锭的制备方法，包括以下步骤：

2、s1、制备复合cuco50中间合金

3、s1-1、按质量百分比计，将48～50％的cu元素和余量的co元素称料后混合，装入坩埚内，通入循环冷却水，依次打开机械泵和罗茨泵抽真空；

4、s1-2、制备熔融物；

5、s1-3、降熔炼炉功率至40±5kw，保持20～30s，采用水冷铜模对熔融物进行浇铸，浇铸时间控制在50～70s；浇铸完成后，关闭加热，冷却30～40min后出炉，得到cuco50中间合金；

6、s2、制备铜镍钴硅合金

7、s2-1、主料的配料：

8、按质量百分比计，将0.5～3％的ni元素、0.5～3％的co元素，0.25～1.5％的si元素、0.05～0.2％的cr元素、0.01～0.1％的fe元素、0.03～0.05％的稀土、0.02～0.07wt.％的la以及余量的cu元素；

9、s2-2、将配好的主料装炉，在450～650℃的温度条件下进行烘烤，时间为1～30h，在升温熔化过程中，在炉口进行气体保护；待主料完全熔化时，再加入占主料和配料总重的0.5～2％的cucr10中间合金、0.02～0.2％的cufe50中间合金

10、s2-3、均匀升温至1200～1300℃开始除气，过程依次为：氩气除气、cumg合金脱氧，总除气时间为40～70min，出炉前14～16min，再加入配料总重的1～7.5％cusi20中间合金，出炉前4～6min，再加入配料总重的0.02～0.07％稀土，得到熔体；

11、s2-4、将熔体进行后期处理后得到合金铸锭。

12、说明：本方法无需真空设备降低了制备成本，通过控制浇铸温度和时间，可以获得均匀的铸态结构，并确保合金中的(ni+co)2si化合物颗粒钉扎在位错线相交处。这种结构有助于提高合金的强度和耐磨性能。

13、进一步地，步骤s1-2所述制备熔融物的制备方法为：当炉内真空度抽至p≤10pa时，加热升温，将功率升至20±2kw，保温5min，随后将功率升至40±2kw，保温5min，最后将功率升至60±2kw保持至坩埚内原料开始熔化时，降功率至20kw以下；打开充氩气阀，向炉体内充入高纯氩气，炉内压力升至-0.08mpa时，关闭充氩阀，升功率至60kw，保持功率精炼3min，得到熔融物。

14、说明：通过逐渐升功率的方式，使熔融过程更加平稳，避免温度梯度过大和剧烈的热冲击，有利于坩埚内原料的均匀熔化和合金的质量控制。在坩埚内原料开始熔化后降低功率至20kw以下，可以减少过度加热和能量浪费，同时有助于控制熔融温度，避免过热导致合金性能的损坏。在充氩气保护下，将功率升至60kw进行精炼，有助于提高合金的纯度和均匀性，进一步优化合金的结构和性能。

15、进一步地，所述步骤s2中co元素以复合cuco50中间合金的形式加入：步骤s2-1所述si元素以cusi20中间合金的形式加入，cr元素以cucr10中间合金的形式加入，fe元素cufe50中间合金的形式加入，cu元素采用电解铜板的形式加入；ni元素采用镍板的形式加入；稀土为铈、钇中的任意一种或者两种组合而成。

16、说明：通过使用中间合金的形式加入不同元素，可以简化操作步骤，方便控制每种元素的加入量和混合均匀度。中间合金可以提供相对稳定的合金成分，便于计量和控制，可以将不同元素中的杂质控制在较低水平。中间合金的制备过程可以去除或稀释一些杂质，从而得到更纯净的合金，可以提高元素的反应性和可溶性，促进元素之间的化学反应，有助于形成所需的合金相。

17、进一步地，所述步骤s2-4中的后期处理包括浇注、铸造和冷却；所述浇注方法为：将流槽使用燃气预烘烤，烘烤温度为200～500℃，烘烤时间为0.5～1h，保证引流管中心、结晶器中心及引拉头中心保证一致，出炉温度控制在1350～1370℃，将熔体倒入流槽后及时打开燃气保护溜槽及炉口，保证溜槽内液面平稳，流槽温度控制在1240～1280℃，得到熔体。

18、说明：浇铸温度过高，则铸锭内温度梯度大，热应力增大，热裂纹倾向增大，同时液穴壁变薄，容易产生宽面裂纹；温度过低则熔体粘度大，流动性降低，易产生冷隔、夹渣等缺陷。

19、进一步地，所述步骤s2-4中的铸造方法为：将熔体导入结晶器，结晶器使用色素炭黑覆盖，密封底部出水孔，当熔体流入结晶器的70～80％时，开启下引速度按钮，铸造速度由5mm/min从低至高缓慢升高至40mm/min保持，铸造过程采用振动铸造，振动频率30～50次/分钟，铸造稳定时保证结晶器内铜水液面距结晶器顶部3～5mm，及时清理结晶器内浮渣，得到铸坯。

20、说明：色素炭黑的使用可以帮助减少结晶器内的氧气接触，从而减少氧化反应，有助于得到更纯净的铸坯。从低至高缓慢升高铸造速度有助于减小铸坯表面的缺陷和内部应力，提高铸坯的质量和力学性能。振动铸造可以促进熔体中的气泡脱出，减少气孔的形成，提高结晶器内的流动性，进一步改善铸坯的致密性和均匀性。保持铜水液面距离结晶器顶部一定距离，有利于控制结晶器内的铜水流动，确保铸造过程的稳定性。及时清理结晶器内的浮渣可以避免其污染铸坯，保证铸坯质量。

21、进一步地，所述步骤s2-4中的冷却方法为：将结晶器水冷，冷却水温保持20～30℃，将冷却后的铸坯拔出，对其表面喷洒水雾，进行二次冷却，待铸坯完全凝固后，关闭冷却水，得到合金铸锭。

22、说明：水雾大小须保证铸锭从白亮将至暗红，不可直接冷至室温。当熔炼炉坩埚内熔体量较少时，调节下引速度减小直至停止。

23、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

24、本发明利用合金中的(ni+co)2si颗粒在适当的尺寸和间距范围内可以形成有序的微观结构，有助于提高合金的晶体组织结构和相互作用，从而改善合金的性能和稳定性，较小的颗粒直径范围和适当的颗粒间距范围，可以促进(ni+co)2si颗粒的均匀分布在cu合金基体中，均匀分布的颗粒有助于优化合金的力学性能、热稳定性和耐磨性能，提高导电性能，在熔化和除气过程中进行气体保护，有助于防止氧化和杂质的混入，提高合金的纯度和稳定性。本发明方法可以制备出高强度、电导性能优良的非真空下的引铜镍钴硅合金铸锭。