阅读说明：本技术 一种高表面精度铜合金带材及其制备方法 (High-surface-precision copper alloy strip and preparation method thereof ) 是由 郁杨 于 2019-10-14 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种高表面精度铜合金带材,属于铜合金带材加工技术领域,所述制备方法包括以下步骤：将铜铪合金板材进行打磨处理,随后在混合气氛带式炉中进行微氧化反应,得到表面微氧化铜铪合金板材；将上述所得表面微氧化铜铪合金板材输送进入氢气还原炉中进行加热反应,使板材表面形成高硬度的纳米氧化铪弥散强化铜薄层；将所得纳米氧化铪弥散强化铜板材进行热轧、冷轧加工,制备得到高表面精度铜合金带材。本发明中合金制备方法操作简单、产品成品率高,所得铜合金带材具有较强的抗氧化性能。(the invention provides a high-surface-precision copper alloy strip, belonging to the technical field of copper alloy strip processing, and the preparation method comprises the following steps: polishing the copper-hafnium alloy plate, and then carrying out micro-oxidation reaction in a mixed atmosphere belt furnace to obtain a surface micro-oxidized copper-hafnium alloy plate; conveying the obtained surface micro-copper hafnium oxide alloy plate into a hydrogen reduction furnace for heating reaction to form a high-hardness nano-hafnium oxide dispersion strengthened copper thin layer on the surface of the plate; and carrying out hot rolling and cold rolling on the obtained nano hafnium oxide dispersion strengthened copper plate to prepare the copper alloy strip with high surface precision. The alloy preparation method provided by the invention is simple to operate, the product yield is high, and the obtained copper alloy strip has strong oxidation resistance.)

一种高表面精度铜合金带材及其制备方法

技术领域

本发明属铜合金带材加工技术领域，特别提供了一种以铜铪合金为原料制备 高表面精度铜合金带材的方法。

背景技术

铜合金带材是铜加工材中的一个重要品种，广泛应用于电子、电气、通讯、 仪器仪表、仪控机械、医学、光学、航空卫星、交通运输等各个领域。特别是 随着现代通讯、电子和半导体产业的发展，使其需用量不断剧增，尤其是高精 度、高性能的铜带材产品市场空间广阔。

但是，在铜合金轧制加工带材过程中，会出现加热温度偏高或偏低的不稳定 性，铜合金表面出现严重氧化问题，加上表面硬度低，在轧制加工过程中造成 铜合金带材表面质量下降，导致次品率提高，严重影响企业经济效益。

发明内容

本申请针对现有技术的不足，本发明提供了一种高表面精度铜合金带材及其 制备方法，本发明中合金制备方法操作简单、产品成品率高。

本发明的技术方案如下：

一种高表面精度铜合金带材，所述铜合金带材的制备方法包括如下步骤：

(1)板材表面微氧化：将铜铪合金板材在混合气氛带式炉中进行加热，得 到表面微氧化铜铪合金板材；

(2)板材表面还原：将步骤(1)中所得表面微氧化铜铪合金板材输送进入 氢气还原炉中进行加热反应，使板材表面形成高硬度的纳米氧化铪弥散强化铜 薄层；

(3)轧制加工：将步骤(2)中所得纳米氧化铪弥散强化铜板材进行热轧、 冷轧加工，制备得到高表面精度铜合金带材。

步骤(1)中所述铜铪合金板材预处理步骤包括：将铜铪合金板材用砂纸打 磨，打磨结束后使用水清洗三次以上；其中砂纸的粒度为300#-500#。

步骤(1)中所述混合气氛为氮气与氧气的混合气体、氩气与氧气的混合气 体中的至少一种混合气体，所述混合气体中氧气的体积分数为0.5-5％。

步骤(1)中所述带式炉中安装有氧气浓度传感器。

步骤(1)所述加热温度为300-600℃，加热时间为0.5-2h。

步骤(1)所述铜铪合金板材中的铪质量分数为0.1％-0.5％。

步骤(2)中所述加热温度为400-700℃，加热时间为0.5-2h。

步骤(3)中所述热轧、冷轧的具体步骤包括：将步骤(2)中所得纳米氧化 铪弥散强化铜板材进行全面加热并进行热轧，待热轧结束后，将所得板材放入 退火炉400-500℃中进行退火处理10-30min，之后快速均匀冷却至室温，再进行 室温冷轧变形处理，即可制备得到具有高表面精度铜合金带材。

所述热轧条件为：热轧温度为300-450℃，热轧压力为0.5-0.7Mpa，热轧速 度为8-12m/min；所述冷轧压力为1×10^-3-1×10^-1Mpa。

本发明有益的技术效果在于：

本发明将铜铪合金板材在N₂+O₂或者氩气+O₂混合气氛带式炉中进行加热， 使板材表面形成氧化铜和氧化铪的复合氧化物表层，在氢气还原炉中加热后使 表面形成纳米氧化铪弥散强化铜薄层，其反应方程式为2CuO+Hf＝2Cu+HfO₂， 再进行热轧、冷轧加工成铜合金带材。铜铪合金表面生成一薄层氧化铪弥散强 化铜，提高了表面硬度以及增强了铜合金带材的抗氧化能力，同时不会影响基 材的力学和物理性能，纳米氧化铪与沉淀析出相不同，在铜基体没有固溶度， 具有优异的高温稳定性，硬度高，形成的粒子尺寸在纳米级，通过奥罗万机制 实现弥散强化效果，在高温下也能够有效阻碍位错运动与晶界移动，抑制晶粒 长大，大幅提升铜材料的力学性能。同时，纳米氧化铪在高温下还可以减缓氧 在铜基体中扩散，从而提高抗氧化能力。并且有利于在轧制加工过程中提高铜 合金带材的表面光洁度和表面精度，并且表面粗糙度达到了0.1微米，从而提高 成品率。

本发明通过将铜铪合金进行打磨预处理，将板材表面进行粗糙化，尽可能的 增大比表面积，可以加快反应的进行，并且使得微氧化反应可以均匀平稳的进 行。

本发明通过将微氧化反应过程中带式炉进行改装，安装了氧气传感器，可 以很好的在线控制体系中氧气的含量，确保反应过程中氧气含量的稳定，使得 氧化反应可以稳定进行。

本发明最后通过热轧冷轧的依次进行，结合冷轧技术的优势，进一步扩大 增强的材料的强度和硬度，并与生成的薄层氧化铪弥散强化铜协同一起增强材 料的力学性能和机械性能。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明进行具体描述。

实施例1

将铪质量分数为0.1％的铜铪合金板材用粒度为300#的砂纸进行均匀打磨， 打磨结束后使用水清洗三次，冷风烘干；随后在O₂体积分数为0.5％的N₂+O₂混合气氛带式炉中进行加热，并通过氧气传感器监控体系中氧气含量，加热温 度为600℃，反应0.5h。将表面微氧化的铜铪合金板材在氢气还原炉中加热，还 原温度为400℃，反应2h，使板材表面形成高硬度的纳米氧化铪弥散强化铜薄 层；将所得纳米氧化铪弥散强化铜板材进行全面加热并进行热轧，待热轧结束 后，将所得板材放入退火炉400℃中进行退火处理10min，之后快速均匀冷却至 室温，再进行室温冷轧变形处理，最后制备得到高表面精度(表面粗糙度0.4μm) 铜合金带材，所得带材的抗氧化温度为450℃，表面硬度为HV 114。从表1中 可以看出，本发明的得到得带材比对比例1中所得带材抗氧化温度提升约50℃。

实施例2

将铪质量分数为0.5％的铜铪合金板材用粒度为400#的砂纸进行均匀打磨， 打磨结束后使用水清洗四次，冷风烘干；随后在O₂体积分数为5％的N₂+O₂混 合气氛带式炉中进行加热，并通过氧气传感器监控体系中氧气含量，加热温度 为400℃，反应1h。将表面微氧化的铜铪合金板材在氢气还原炉中加热，还原 温度为700℃，反应0.5h，使板材表面形成高硬度的纳米氧化铪弥散强化铜薄层； 将所得纳米氧化铪弥散强化铜板材进行全面加热并进行热轧，待热轧结束后， 将所得板材放入退火炉450℃中进行退火处理20min，之后快速均匀冷却至室温， 再进行室温冷轧变形处理，最后制备得到高表面精度(表面粗糙度0.1μm)铜合 金带材，所得带材的抗氧化温度为550℃，表面硬度为HV 165，同时与对比例 1中所得带材抗氧化温度提升约150℃。

实施例3

将铪质量分数为0.3％的铜铪合金板材用粒度为450#的砂纸进行均匀打磨， 打磨结束后使用水清洗四次，冷风烘干；随后在O₂体积分数为2％的N₂+O₂混 合气氛带式炉中进行加热，加热温度为500℃，反应1.5h。将表面微氧化的铜铪 合金板材在氢气还原炉中加热，还原温度为600℃，反应0.5h，使板材表面形成 高硬度的纳米氧化铪弥散强化铜薄层；将所得纳米氧化铪弥散强化铜板材进行 全面加热并进行热轧，待热轧结束后，将所得板材放入退火炉450℃中进行退火 处理30min，之后快速均匀冷却至室温，再进行室温冷轧变形处理，最后制备得 到表面精度(表面粗糙度0.25μm)铜合金带材，所得带材的抗氧化温度为520℃， 表面硬度为HV 148，同时与对比例1中所得带材抗氧化温度提升约120℃。

实施例4

将铪质量分数为0.2％的铜铪合金板材用粒度为500#的砂纸进行均匀打磨， 打磨结束后使用水清洗五次，冷风烘干；随后在O₂体积分数为3％的N₂+O₂混 合气氛带式炉中进行加热，加热温度为550℃，反应2h。将表面微氧化的铜铪 合金板材在氢气还原炉中加热，还原温度为650℃，反应1h，使板材表面形成 高硬度的纳米氧化铪弥散强化铜薄层；将所得纳米氧化铪弥散强化铜板材进行 全面加热并进行热轧，待热轧结束后，将所得板材放入退火炉450℃中进行退火 处理30min，之后快速均匀冷却至室温，再进行室温冷轧变形处理，最后制备得 到高表面精度(表面粗糙度0.3μm)铜合金带材，所得带材的抗氧化温度为480℃， 表面硬度为HV 126，同时与对比例1中所得带材抗氧化温度提升约80℃。

对比例1

将铝质量分数为0.1％的铜铝合金板材用粒度为300#的砂纸进行均匀打磨， 打磨结束后使用水清洗三次，冷风烘干；随后在O₂体积分数为0.5％的N₂+O₂混合气氛带式炉中进行加热，并通过氧气传感器监控体系中氧气含量，加热温 度为600℃，反应0.5h。将表面微氧化的铜铝合金板材在氢气还原炉中加热，还 原温度为400℃，反应2h，使板材表面形成纳米氧化铝弥散强化铜薄层将所得 纳米氧化铝弥散强化铜板材进行全面加热并进行热轧，待热轧结束后，将所得 板材放入退火炉400℃中进行退火处理10min，之后快速均匀冷却至室温，再进 行室温冷轧变形处理，最后制备得到高表面精度铜合金带材，所得带材的抗氧化温度为400℃，表面硬度为HV 103。

实施例1中制备所得高表面精度铜合金带材和对比例1中所得铜合金带材性 能对比情况如表1所示。

表1

注：HV是一种国际通用的维氏硬度，是一种硬度的表示方法。