一種高錫青銅絲材短流程成形工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高錫青銅(Sn 8_15%wt)絲材的短流程成形工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]錫青銅以低的電阻率、高的電迀移壽命和連接可靠性等優(yōu)點，在大規(guī)模集成電路和芯片的連接領(lǐng)域有著極大的應(yīng)用潛力。高錫青銅合金由于偏析嚴重，同時鑄造組織出現(xiàn)S相(化合物Cu31Sn8為基的固溶體)，造成高錫青銅合金材料性質(zhì)硬而脆難于加工。到目前為止，高錫青銅絲、線材的主要生產(chǎn)方法為鑄造—熱擠壓—冷乳成絲材(肖愛英等，礦冶工程，1981(4)，35-41)，此方法生產(chǎn)工藝流程較長，設(shè)備投資大；以及噴射沉積—乳制成材法(王曉峰等，一種高強度變形Cu-Sn合金的制備方法[P]，中國專利，申請?zhí)枺珻N200710010242，2007-01-31)，其受噴射沉積法工藝限制，坯料的生產(chǎn)效率不高，工藝控制難度較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明目的在于提供一種高錫青銅合金絲材短流程工藝，解決高錫青銅難于加工、生產(chǎn)效率不高等問題。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采取的方案:
1)采用水平連鑄法制備高錫青銅合金線坯；
2)高錫青銅線坯經(jīng)多道次無模拉拔成絲材；
3)絲材經(jīng)表面清洗后，采用冷拉拔成定徑絲材。
[0004]所述的高錫青銅絲材短流程成形工藝，具體工藝參數(shù)如下，
采用水平連鑄法制備高錫青銅(8_15%wt)線坯，鑄造時金屬液溫度控制為液相線之上80-150 0C，鑄造線還直徑Φ鑄造線還經(jīng)無模拉拔成絲材，每道次無模拉拔變形量為20-60%，加熱區(qū)采用氣體保護，采用紅外測溫方式，變形區(qū)最高溫度控制為550-750 °C，拉拔速度為0.5-10 mm/s,采用水冷卻方式，冷熱源距離10-40mm;采用酸洗和機械刷洗無模拉拔后絲材的表面氧化物;絲材經(jīng)拉拔定形，單道次拉拔變形量為10-25%，采用油潤滑方式，當冷變形量為50-90%時，結(jié)合退火處理(退火溫度為500-650°C，退火時間為0.2-lh)恢復材料塑性。
[0005]本發(fā)明的優(yōu)點在于:
1)采用水平連鑄法制備線坯，其生產(chǎn)成本低、效率高，塑性加工主要采用無模拉拔工藝，單道次變形量大，可減少加工道次，相比孔型乳制法無模拉拔的生產(chǎn)適用性強；
2)由銅-錫二元相圖可知，Sn在銅中的溶解度隨溫度下降急劇降低，在520-586°C范圍內(nèi)具有最大平衡溶解度可達15.8% wt，因此，在高溫下變形，可充分發(fā)揮高錫青銅材料的塑性；
3)由于無模拉拔工藝特點，金屬變形后立即經(jīng)水冷抑制了Sn的析出，使使高溫下含高錫含量的固溶體被保留下來，從而使合金在低溫下為單相組織，有利于后續(xù)的拉拔變形，增強了材料的固溶強化效果，提高了材料強度、硬度、塑性。
[0006]【具體實施方式】: 以下結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步說明:
實施例1: Φ I mm錫青銅(Sn為8.5%wt)絲材成形工藝
采用水平連鑄法制備錫青銅(Sn為8.5%wt)線坯，鑄造時金屬液溫度控制為1100 V，鑄坯直徑為Φ 10 mm;無模拉拔變形量為20-60%，道次變形量逐漸增大，變形區(qū)最高溫度設(shè)定為650 °C，拉拔速度設(shè)定為I mm/s,冷熱源距離12 mm，采用水冷卻方式，加熱區(qū)采用氮氣保護，經(jīng)多道次拉拔成Φ 2 mm絲材;采用稀硝酸清洗線材表面;清洗后的錫青銅絲材經(jīng)多道次拉拔至Φ 0.8 mm，道次變形量為10-25%，在冷變形量達到60%時，進行了 550°C/0.5h氫氣保護下退火處理。
[0007] 實施例2:Φ0.8 mm錫青銅(Sn為13 %wt)絲材成形工藝
采用水平連鑄法制備錫青銅(Sn為13%wt)線坯，鑄造時金屬液溫度控制為1060 °C，鑄坯直徑為Φ 10 mm;無模拉拔變形量為20-60%，道次變形量逐漸增大，變形區(qū)最高溫度設(shè)定為650 °C，拉拔速度設(shè)定為0.7 mm/s,冷熱源距離12 mm，采用水冷卻方式，加熱區(qū)采用氮氣保護，經(jīng)多道次拉拔成Φ 1.8 mm絲材;采用稀硝酸清洗線材表面;清洗后的錫青銅絲材經(jīng)多道次拉拔至Φ 0.8 mm,道次變形量為10-25%，在冷變形量達到60%時，進行了570°C/0.5h氫氣保護下退火處理。
【主權(quán)項】
1.一種高錫青銅合金絲材短流程工藝，其特征在于，工藝步驟為:采用水平連鑄法制備高錫青銅(8-15%wt)線坯;鑄造線坯經(jīng)無模拉拔為絲材，單道次變形量為15-60%，變形區(qū)最高溫度控制為550-750°C，拉拔速度為0.5-10 mm/s,冷熱源距離10-40mm;酸洗和機械刷洗無模拉拔后絲材表面;絲材經(jīng)拉拔為微絲，單道次的變形量為10-25%，采用油潤滑方式，當冷變形量為50-90%時，采用退火處理，退火溫度為500-650°C，退火時間為0.2-lh。
【專利摘要】一種高錫青銅合金絲材短流程工藝步驟為：采用水平連鑄法制備高錫青銅（8-15%wt）線坯；鑄造線坯經(jīng)無模拉拔為絲材，單道次變形量為20-60%，變形區(qū)最高溫度控制為550-750℃，拉拔速度為0.5-10？mm/s,？冷熱源距離10-40mm；酸洗和機械刷洗無模拉拔后絲材表面；絲材經(jīng)拉拔為微絲，單道次的變形量為10-25%，采用油潤滑方式，當冷變形量為50-90%時，采用退火處理，退火溫度為500-650℃，退火時間為0.2-1h。
【IPC分類】C22F1/02, C22F1/08, B22D11/045, B21C1/02
【公開號】CN105598400
【申請?zhí)枴緾N201610009108
【發(fā)明人】羅奕兵, 戴曉元, 彭偉杰
【申請人】長沙理工大學
【公開日】2016年5月25日
【申請日】2016年1月8日