[发明专利]一种具有微晶结构高铁含量铜铁合金带材及其制备方法

说明书

本发明涉及金属材料制备领域，尤其涉及一种具有微晶结构高铁含量的铜铁合金带材及其制备方法，通过配料、熔炼、保温镇静、快速冷却一系列工艺进行制备，所制备的铜铁合金硬度大于160HV；析出相分布弥散均匀，析出相尺寸小于3μm；单辊快淬法喷制铜铁合金，工艺更加简单，可一次成带，喷制的铜铁合金带材铁含量高，成本低廉，具备替代传统产品的潜力，可广泛应用于电子、航空等高端领域的需求。

技术领域

本发明涉及金属材料制备领域，尤其涉及一种具有微晶结构高铁含量铜铁合金带材及其制备方法。

背景技术

铜铁合金带材一般采用水平连铸法并经过多道轧制及热处理工艺制得，所生产的铜铁合金带材含铁量普遍较低(＜5％)，而用上述方法生产铜合金带材铁含量较高时，所生产的带材一般晶粒粗大，富铁析出相颗粒较大，甚至出现枝晶或二次枝晶，并且析出相不均匀，带材性能较差；

具有微晶结构的高铁含量铜铁合金带材，具有优异的强度与硬度，通过后续热处理工艺，在保留高强、高硬基础上可显著提升其导电、导热性，由于铁元素的均匀分布，使其兼具电磁屏蔽性能，是一种新型结构功能一体化材料，可以满足电子、航空等高端需求，具有广阔的市场应用前景，而且成本低廉，具备替代传统产品的潜力，因此制备具有微晶结构高铁含量铜铁合金带材尤为重要。

发明内容

针对上述现有技术的现状，本发明为制备高强度、高硬度，富铁相均匀弥散分布的高铁含量铜铁合金带材，从而提供了一种具有微晶结构高铁含量铜铁合金带材及其制备方法，

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：

一种具有微晶结构高铁含量铜铁合金带材，各组分重量百分数为Fe：5％～35％；Si：0.01％～0.3％，余量Cu和微量杂质，并通过配料、熔炼、保温镇静、快速冷却制带以得到具有微晶结构铜铁合金带材，其制备方法，包括如下步骤：

(1)配料：原料为工业纯铁、电解铜以及高纯硅，按照高铁含量铜铁合金的组分配比进行称料；

(2)熔炼：将所述电解铜、所述工业纯铁放置于中频感应电炉中进行熔化，待熔化后所得到的合金液表面采用SiO₂质覆盖剂进行覆盖，并将所述合金液的温度升至1480～1520℃，保温1～1.5h，保温结束后捞渣并加入含Mg脱氧剂，在上述熔炼过程中，所述中频感应电炉炉底通氩气，从而实现搅拌、脱氧、除渣之功效；

(3)保温镇静：将步骤(2)中冶炼得到的所述合金液通过导流槽流至中间包内进行保温、镇静，所述中间包保温温度为1480～1520℃，保温时间30～60min，保温结束后向所述合金液内加入所述高纯硅与所述脱氧剂并静置10～20min，所述中间包炉底通氩气；

(4)快速冷却制带：将步骤(3)中所得到的所述合金液升温至1500～1550℃，并将所述合金液从所述中间包浇注至喷包内，所述合金液浇注至所述喷包之前通有高纯氩气，并且所述喷包需提前采用硅碳棒进行预加热，所述合金液浇注至所述喷包并到达预定液位后，在压力作用下，从所述喷包上的喷嘴喷至旋转的冷却辊上，从而快速冷却得到具有微晶结构铜铁合金带材，喷带过程中，所述喷嘴前后均采用CO进行保护，从而稳定喷射液流，防止带材氧化；

优选的，在步骤(4)中，所述冷却辊转速为18～25m/s。

优选的，在步骤(4)中，所述喷嘴的嘴缝宽度为0.5～2mm。

通过采用上述技术方案，由于当嘴缝宽度小于0.5mm时，合金液难以从喷嘴中顺利喷出，容易使喷嘴堵塞；而嘴缝宽度大于2mm，合金液流量过大，单辊法难以及时冷却，很容易出现剧烈氧化现象，成带困难，因此选择0.5～2mm的喷缝宽度即保证了喷带顺畅，也保证了不会因为喷缝过宽而冷却不够及时。

优选的，在步骤(4)中，所述喷包的喷带液位高度为390～440mm，所述喷包温度为1400～1480℃。