一种铜铁磷合金大规格铸锭及制备方法技术

本发明专利技术涉及大规格铸锭制备技术领域，尤其涉及一种铜铁磷合金大规格铸锭及制备方法，公开了一种铜铁磷合金成分范围为(wt％)：Fe：0.05～4，优选1.5～3；P：0.01～0.2，优选0.02～0.15；Zn：≤0.2；Pb：≤0.03；Sn：≤0.03。余量为Cu及其他不可避免的杂质。

【技术实现步骤摘要】
一种铜铁磷合金大规格铸锭及制备方法
本专利技术涉及大规格铸锭制备
，尤其涉及一种铜铁磷合金大规格铸锭及制备方法。
技术介绍
铜铁磷合金具有良好的力学性能和导电性，被广泛应用于制作集成电路引线框架材料。合金铸锭的质量对铜铁磷合金后续的加工制备具有决定性影响。由于溶质平衡分配系数k0＜1，因此在凝固过程中易发生铁元素的偏析，从而形成粗大富铁枝晶，导致合金组织不均匀。此外，由于该合金易因热应力产生裂纹，因此往往采用红锭铸造方法，该方法液穴较深，固液两相区间较大，容易导致气泡、晶粒粗大等问题，影响合金性能。金属铸造过程中往往采用电磁铸造改善铸造组织，但是由于铜合金为抗磁性材料，因此当铸锭厚度较大时，电磁场无法穿透整个熔池，其效果显著下降。本专利技术对工业级大规格铜铁磷合金铸锭的制备具有明显的改善作用，具有重要的实践意义。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术实施例提供一种具备良好力学性能和导电性的铜铁磷合金大规格铸锭及其制备方法，用以解决现有的铸锭的铸态组织不合理，存在较多热应力裂纹，不利于后续进行热加工的缺点。同时公开了相应的工业级大规格铜铁磷合金铸锭的制备方法，解决了现有方法存在的效率低，生产成本高的缺陷。(二)
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种铜铁磷合金大规格铸锭，其包括按照质量组分百分比的以下组分：Fe：0.05wt％～4wt％；P：0.01wt％～0.2wt％；Zn：≤0.2wt％；Pb：≤0.03wt％；Sn：≤0.03wt％；剩余为Cu及其他不可避免的杂质。优选的，铜铁磷合金大规格铸锭包括按照质量组分百分比的以下组分：Fe：1.5wt％～3wt％；P：0.02wt％～0.15wt％；Zn：≤0.2wt％；Pb：≤0.03wt％；Sn：≤0.03wt％；剩余为Cu及其他不可避免的杂质。与此同时，也提供了一种铜铁磷合金大规格铸锭的制备方法，包括熔炼和铸造两道工序，其中，熔炼工艺包括以下步骤：S1：原料熔化；将合金旧料或电解铜加入熔炼炉，升温至500～800℃，使原料彻底熔化；S2：氧化除气；将熔炼炉内的炉温升至1200～1350℃，采用微氧化气氛进行氧化除气，并在反应过程中分批加入纯铁或铜铁中间合金；S3：还原脱氧；采用还原性覆盖剂严密覆盖熔融状态下的原料，并加入脱氧剂进行脱氧处理。S4：将经过步骤S1～S3处理后的原料转运至转炉中，在1180～1300℃的温度下进行保温处理，保温处理的时长≥30Min。其中，铸造工序包括以下步骤：S5：立式半连续铸造；将经过S1～S4步骤处理过的原料采用立式半连续铸造法制成大规格的铜铁磷合金铸锭。优选的，步骤S3中的还原性覆盖剂为木炭或石油焦，所述脱氧剂为Cu-P合金或单质P。优选的，还包括所述步骤S1～S3中，均采用了机械或电磁等方式进行搅拌处理。优选的，步骤S5中采用了厚度150～250mm，材质为铜或高铜合金，并具有石墨或其他材质内衬、涂层的结晶器。优选的，步骤S5的放流温度为1150～1250℃，铸造温度为1130～1220℃，铸造速度为40-90mm/min。优选的，步骤S5中对结晶器施加了频率为30～90次/min的机械振动。优选的，步骤S5中采用木炭、石油焦或其他还原性覆盖剂进行覆盖。优选的，步骤S5中，采用了埋入熔池内部的变幅杆，对结晶器内熔体施加超声波外场，频率20000～25000Hz，功率50-1000W；一次冷却水流量300-800L/min，进水温度20-35℃，出水温度25-45℃。二次冷却采用低冷却强度红锭铸造方式，冷却水量50L/min以下。(三)有益效果本专利技术实施例提供的一种铜铁磷合金大规格铸锭及制备方法，可以显著改善大规格铸锭的铸态组织，消除热应力裂纹，所生产铸锭具有晶粒细小均匀，含气量低，形成的富铁相细小弥散，有利于后续进行热加工的优点，并且可显著减少因气泡、起皮、性能不均造成的损失，对改善合金塑性与折弯成型性能也有一定作用。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例中的一种铜铁磷合金大规格铸锭及制备方法的流程框图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的数据或附图对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”“第二”“第三”是为了清楚说明产品部件进行的编号，不代表任何实质性区别。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术实施例中的具体含义。需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在专利技术实施例中的具体含义。本实施例提供一种具备良好力学性能和导电性的铜铁磷合金大规格铸锭及其制备方法，本专利技术公开的的铜铁磷合金成分范围为(wt％)：Fe：0.05～4，优选1.5～3；P：0.01～0.2，优选0.02～0.15；Zn：≤0.2；Pb：≤0.03；Sn：≤0.03。余量为Cu及其他不可避免的杂质。其工业化制备方法主要包括熔炼和铸造两道工序：其中，熔炼工艺：合金旧料或电解铜首先加入，待原料彻底熔化后，升温至1200～1350℃，采用微氧化气氛进行氧化除气，分批加入纯铁或铜铁中间合金。之后采用木炭、石油焦或其他还原性覆盖剂严密覆盖，此时可加入Cu-P合金或单质P进行脱氧。炉内可采用机械、电磁等方式进行搅拌，提高熔体成分均匀性。转炉温度1180～1300℃，转炉后保温时间≥30分钟。铸造工艺：铸造采用立式半连续铸造，结晶器厚度150～250mm，结晶器材质为铜或高铜合金，可以采用石墨或其他材质内衬、涂层。放流温度1150～1250℃，铸造温度1130～1220℃，铸造速度40-90mm/min，可采用对结晶器施加机械振动，结晶器振动频率30～90次/min。铸造过程中采用木炭、石油焦或其他还原性覆盖剂严密覆盖。采用埋入熔池内部的变幅杆，对结晶器内熔体施加超声波外场，频率20000～25000Hz，功率50-1000W。一次冷却水流量300-800L/min，进水温度20-35℃，出水温度25-45℃。二次冷却采用低冷却强度红锭铸造方式，冷本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铜铁磷合金大规格铸锭，其特征在于，其包括按照质量组分百分比的以下组分：/nFe：0.05wt％～4wt％；/nP：0.01wt％～0.2wt％；/nZn：≤0.2wt％；/nPb：≤0.03wt％；/nSn：≤0.03wt％；/n剩余为Cu及其他不可避免的杂质。/n

【技术特征摘要】
1.一种铜铁磷合金大规格铸锭，其特征在于，其包括按照质量组分百分比的以下组分：
Fe：0.05wt％～4wt％；
P：0.01wt％～0.2wt％；
Zn：≤0.2wt％；
Pb：≤0.03wt％；
Sn：≤0.03wt％；
剩余为Cu及其他不可避免的杂质。


2.根据权利要求1所述的一种铜铁磷合金大规格铸锭，其特征在于，所述铜铁磷合金大规格铸锭包括按照质量组分百分比的以下组分：
Fe：1.5wt％～3wt％；
P：0.02wt％～0.15wt％；
Zn：≤0.2wt％；
Pb：≤0.03wt％；
Sn：≤0.03wt％；
剩余为Cu及其他不可避免的杂质。


3.一种铜铁磷合金大规格铸锭的制备方法，其特征在于，包括熔炼和铸造两道工序，其中，熔炼工艺包括以下步骤：
S1：原料熔化；将合金旧料或电解铜加入熔炼炉，升温至500～800℃，使原料彻底熔化；
S2：氧化除气；将熔炼炉内的炉温升至1200～1350℃，采用微氧化气氛进行氧化除气，并在反应过程中分批加入纯铁或铜铁中间合金；
S3：还原脱氧；采用还原性覆盖剂严密覆盖熔融状态下的原料，并加入脱氧剂进行脱氧处理。
S4：将经过步骤S1～S3处理后的原料转运至转炉中，在1180～1300℃的温度下进行保温处理，保温处理的时长≥30Min。
其中，铸造工序包括以下步骤：
S5：立式半连续铸造；将经过S1～S4步骤处理过的原料采用立式半连续铸造法制成大规格的铜铁磷合金铸锭。


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【专利技术属性】
技术研发人员：任杰克，王玉明，孟琦杰，毛大恒，石琛，马凌志，惠荣瑞，蔡燕，
申请(专利权)人：中铜华中铜业有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42