C7025铜合金铸锭生产工艺

摘 要 ： C7025铜合金具有很强的时效强化性能,重点研究了合金的成分设计、铸锭内部质量及表面质量控制等方面的工艺技术,并从理论上进行了探讨.

关 键 词 ： C7025铜合金；铸锭；时效强化；生产工艺

中图分类号： TG113.26+1文献标识码： A

Research in the Production Process of C7025 Copper Alloy Slab

YI Zhihui

（Tongling Jinwei Copper Co., Ltd., Tongling 244000, China）

Abstract： C7025 Copper alloy has a good performance of aging strengthening.In this paper,the production processes such as the position design of alloy and the internal and surface quality control of alloy slab are studied and theoretically discussed.

Key words： C7025 copper alloy；slab；aging strengtnening；production process

0前言

C7025铜合金是一种CuNiSi系合金,具有很强的时效强化性能较高的导电性和较高的强度,是一种理想的引线框架材料[1].该合金的生产具有一定难度,尤其是铸锭的生产比较困难.

铸锭化学成分和内外质量在很大程度上影响到材料的后序加工和最终的性能,本文重点在合金的成分设计、铸锭的内部质量及表面质量控制等方面进行了探索.

1生产工艺

C7025铜合金铸锭在11 t中频无芯熔化炉中熔炼,采用立式半连续方式铸造,铸锭规格为220 mm×640 mm×8 000 mm.

生产工艺流程为：Cu+旧料（木炭履盖）→Ni→全部熔化后扒渣→Si→CuMg20→静置→取样分析、提温→铸造→锯切.

原料：阴极铜、电解镍、硅和镁铜合金,具体原料要求见表1.

采用荧光光谱仪测定其化学成分,表面质量采用目视检查,内部质量采用低倍和高倍检查.

2结果与讨论

2.1C7025铜合金特性

C7025铜合金是CuNiSi三元系为基的合金,含有0.1%～0.3%质量分数的Mg,Ni和Si形成化合物Ni2Si.CuNi2Si伪二元系相图见图1.富铜角为共晶型,在960℃共晶温度下,Ni2Si在铜中的溶解度约为8.5%,室温时下降到0.5%,可见C7025铜合金是典型的时效强化型合金.

图1CuNi2Si伪二元系相图

Fig.1CuNi2Si pseudobinary phase diagram

2.2C7025铜合金的化学成分

在奥林公司黄铜产品标准中,C7025产品的Ni和Si含量范围较大,Ni的质量分数在2.2%～4.2%之间,Si在0.25%～1.2%之间.国内一些研究机构在研究C7025铜合金时,Ni的质量分数为3.6%,Si的质量分数为1.0%.本试验在设计C7025铜合金成分时,考虑了两个方面：一是Ni含量尽可能取下限,降低生产成本；另外考虑了Ni对固溶热处理有较大的影响,当Ni的质量分数大于2.6%时,固溶温度需大于850℃,这对热处理设备提出了较高要求,因此,控制Ni的质量分数在2.3%～2.6%之间.

上海有色金属第34卷

第1期易志辉：C7025铜合金铸锭生产工艺探讨

根据金属导电理论,固溶在铜基体中的原子引起的点阵畸变对电子的散射作用比第二相引起的散射作用强得多,尤其是固溶于合金中的Si元素对电子的散射作用非常大,使铜合金导电率下降很大.为使生产的C7025铜合金带材具有较高的导电率,希望固溶在合金中的Si能以Ni2Si第二相的形式充分析出.理论上Ni和Si形成Ni2Si析出物,Ni与Si的原子比为2∶1（质量比为4.2∶1）,但实际生产过程中,Ni和Si不可能充分析出,要确保Si元素在时效后不过剩.因此,在设计成分时,Ni和Si的质量比最好控制在4.2～5.0之间,此时合金带材具有较高的硬度和导电率.

按照上述方案进行了铸锭试验,并最终生产出厚度为0.11 mm的C7025铜合金成品带材.对成品带材取样分析化学成分,并进行硬度和导电率测试,分析结果为：Ni的质量分数为2.56%,Ni与Si的质量之比为4.3.采用了两种工艺方案进行试验,用1#工艺方案生产出的带材导电率可达到43%IACS,硬度（HV）为243,产品具有较高的硬度和适中的导电性；如果调整热处理工艺,则2#工艺方案生产的带材,导电率可达到55%IACS,硬度（HV）为201,导电率和硬度都在较高水平上,带材的性能见表2.可见,设计的C7025铜合金成分完全满足性能要求.

2.3内部质量控制

为了便于后续加工和保证产品质量,半连续铸造C7025铜合金铸锭内部不应有气孔和裂纹等缺陷.

2.3.1气孔

气孔主要是熔炼及铸造时合金内部含有气体造成的,Ni、Si的熔点都比较高（Ni,1 453℃；Si,1 412℃）,C7025铜合金熔炼温度控制在1 260～1 340℃之间,熔炼温度较高,增加了吸氢几率；另外合金中Ni的质量分数为2.3%～2.6%,随着Ni的增加,H2的溶解度也呈直线上升,较其他元素的影响更加显著.因而,C7025铜合金的吸气性比较强,铸锭中容易出现气孔缺陷,见图2.