电子屏蔽用锌白铜带生产技术的研究

刘占海，姜业欣

(中色奥博特铜铝业有限公司，山东临清 252600)

随着现代电子、通讯工业的高速发展，移动通讯的高屏蔽性以及小型继电器晶体谐振器外壳的高可靠密封性，对锌白铜带材提出了严格的性能及质量的要求［1～3］。锌白铜一般采用水平连铸工艺［4～6］、冷轧+退火工艺制备［7，8］。由于该合金具有美丽的银白色，在美国、日本、韩国等工业国，还常用于接插件、光学仪器和照相器材零件、服装、镀银底板、餐具、金属构件、铆钉、拉链等，市场使用量大。由于其精度、表面质量及机械性能要求高，多从日本、德国等先进工业国进口，价格高。

上海科泰公司是国内最先研制生产锌白铜带的企业。另外，国内生产锌白铜的厂家还主要有安徽鑫科、宁波兴业、江西同创、山东天圆、福建紫金。但其生产的产品与高端产品相比还存在一定的差距，主要表现在300℃/3 min处理时抗变色能力差。

本项目主要是针对C7521和C7701两种锌白铜带材在300℃/3 min处理时的变色问题，通过合金成分调整、表面粗糙度控制和控制清洗等工艺措施的实施，产业化制备出性能、表面质量等方面均完全满足现代电子屏蔽用铜带要求的锌白铜带。

1 锌白铜成分与加工工艺

锌白铜的成分如表1所示。

表1 锌白铜合金的化学成分 %

锌白铜的制备工艺路线如图1所示:

图1 锌白铜的制备工艺路线

2 试验结果与讨论

2.1 锌白铜带坯熔炼铸造工艺

锌白铜兼有铜和镍两种金属的熔炼特性，它比铜熔点高，吸气能力强，在熔炼时，其熔体同时吸入氧和氢，镍极易与氧反应生成氧化亚镍，铜与氧反应生成氧化亚铜，均溶于熔体中，凝固结晶时分布在铸坯晶界处，不利于轧制。通过对保温炉和熔化炉覆盖厚度为150～200 mm的煅烧木炭，出炉前利用铜镁锰复合中间合金对熔体脱氧、除气，铸坯组织得到显著改善。确定的锌白铜铸造工艺参数如表2所示。

表2 锌白铜的实验拉铸参数

卷坯表面光滑、无孔洞、无压痕、无边裂、无横向和中心裂纹、无金属或非金属压入，结晶线清晰且基本对称，无边部残瘤，铸坯成品率由原来的89%提高到96.5%。

微量元素硫是影响锌白铜发黄的主要原因;硫和铜可形成沿晶界分布的脆性化合物，易产生“冷脆”，同时降低铜带的耐蚀性。为了消除硫元素对铸坯的影响，加稀土元素铈。由于稀土元素铈易于硫亲和，形成复杂化合物从熔体中排除，从而净化熔体，减少铸锭中的缺陷。另外，由于稀土元素铈在锌白铜中的溶解度极小，在合金凝固过程中聚集在液相与固相的界面上，促使了新晶核的形成，因而能明显地细化晶粒，改善合金的组织性能。合金典型的铸造组织如图2所示。

图2 合金的铸造组织

在锌白铜带熔炼铸造中，在合金中添加微量的Al和Ce，同时通过润滑条件的改善，降低了带材表面的粗糙度，显著改善锌白铜带材的抗氧化变色性能。

2.2 锌白铜带材轧制工艺

锌白铜带材在加工过程中需要经过粗轧和精轧，带材由14.8 mm厚的铸坯粗轧至2.5 mm(或 2.35 mm)，粗轧的金相组织如图3所示，为典型的加工纤维状组织。具体轧制工艺参数如表3所示。中间退火在光亮式罩式炉中进行，退火温度640℃，退火后合金的金相组织如图4所示，为典型的再结晶组织。成品退火温度控制在460℃，其组织如图5所示，为再结晶组织，此时再结晶组织比较细小、均匀。

2.3 锌白铜清洗工艺

在300℃保温3 min的带材中，选取典型试样，用P1400的金相砂纸打磨发现，发黄的物质仅位于带材的表层，且很容易被打磨掉，故在清洗线上安装了一对研磨刷和一对抛光刷，型号分别为P600和P2000，结果发现:带材经300℃处理后，表面发黄程度显著改善。

图3 C7701冷轧变形后典型的金相组织

图4 C7701合金640℃中间退火典型的金相组织

图5 C7701合金460℃成品退火典型的金相组织

表3 锌白铜带材的轧制参数

锌白铜带在车间里放置一段时间后，清洗线附件的雾气比较严重，会使带材表面发生吸氧腐蚀。此时带材表面是一层白色的氧化锌，经过清洗线清洗时带材表面的氧化锌会被酸洗洗掉，带材表面出现了缺陷，抗氧化性瞬间降低。通过酸碱液洗掉锌白铜带材表面的氧化锌后，还需要通过刷子刷掉表面的裸露的铜镍合金，降低带材表面的粗糙度。

具体的清洗液的浓度和实验结果如表4所示。

表4 锌白铜带材清洗液的浓度和实验结果

由表4可以看出若保持酸液浓度为13%不变，用不同浓度的碱液清洗带材，然后把带材放在马弗炉内，300℃ 烘烤3 min之后发现:随碱液浓度的增加，带材表面的颜色在逐渐减轻。

2.4 锌白铜带材机械性能

锌白铜带材机械性能如表5所示。

表5 锌白铜带材机械性能

3 结论

1.通过对锌白铜合金熔体脱氧、拉铸工艺优化，连铸卷坯表面光滑，无孔洞、无压痕，无边裂，无横向和中心裂纹、无金属或非金属压入，无边部残瘤，铸坯成品率由原来的89%提高到96.5%。

2.对锌白铜化学成分进行微调，增加微量Ce、Al，并通过表面粗糙度控制和碱液清洗处理，研制的电子屏蔽用锌白铜带可实现在300℃的马弗炉内保持3 min不发黄变色。

3.锌白铜带材机械性能为:1/2H态时硬度140～180 HV，抗拉强度540～655 MPa，伸长率8%。

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