江西铜业集团铜板带有限公司公开了一项发明专利,提供了一种短流程工艺制备引线框架用 Cu-Ni-Sn-Zn-P 合金带材的方法,无需长时间铸锭加热、热轧和长时间时效工艺,显著提升生产效率。

该工艺的核心步骤包括连铸铸杆、连续挤压、冷粗轧、高温短时退火、冷中轧、高温短时留底退火及成品精轧。
合金铸杆的成分按质量分数计,Ni 占 0.7~0.9%,Sn 占 1.0~2.0%,Zn 占 0~0.8%,P 占 0.02~0.09%,其余为铜及不可避免的杂质。
连铸阶段采用梯度控温与精准元素添加时序,1250-1300℃熔融铜后,分阶段加入各合金元素并控制搅拌参数,氮气气氛下保温 3min 后木炭覆盖熔体,静置 15min 除渣,通过下引连铸炉拉铸直径 16mm 铸杆,随即喷淋液氮雾骤冷至 300℃以下;连续挤压时挤压筒预热 350~400℃,模口施加 0.5~1.0T 轴向脉冲磁场,进杆速度 1~5m/min,每前进 1m 施加 3~5 次脉冲,制得板坯厚度 4~6mm,且导电率≥30% IACS;冷粗轧前将板坯在 - 196℃液氮中浸泡 25min 直至不沸腾,多道次轧制总变形量 70-85%,每道次变形量为 10%,道次间需重新在液氮中浸泡 10min 至表面无气泡产生,后续铣面至 0.8~1mm;两次高温短时退火均在光亮炉中进行,温度均为 600~700℃,保温时间分别为 30~70s 和 15~40s;冷中轧后带材厚度在 0.2~0.8mm;成品精轧阶段变形程度在 35~55% 之间,精轧机入口布置光纤激光阵列,激光波长 1064nm,光斑模式为棋盘格扫描(10μm×10μm 单元,间隔 5μm),能量密度 15~20J/cm²,作用时间 1~2ms,分两次轧制:第一次精轧速度 16~20m/s,同步感应加热至 470℃,变形程度 35~50%;第二次精轧速度 5m/s,轧辊温控 150℃,变形程度 1~5%,最终成品厚度 0.1~0.4mm。需说明的是,工艺步骤 S7 应为 “将步骤 S6 所得的退火带材进行成品精轧”,确保工艺逻辑连贯。
该发明声称,制备的合金带材综合性能优异,抗拉强度 > 620MPa,延伸率 > 10%,维氏硬度 > 175HV,且在 470℃保温 3min 后维氏硬度 > 150HV。根据实施例检测结果,实施例 1 的维氏硬度为 182.3HV,450℃保温 5min 后维氏硬度 166.4HV,抗拉强度 652.4MPa,延伸率 12.8%,导电率 42.6% IACS;实施例 2 的维氏硬度 180.1HV,450℃保温 5min 后 160.2HV,抗拉强度 635.8MPa,延伸率 12.1%,导电率 41.7% IACS;实施例 3 的维氏硬度 178.6HV,450℃保温 5min 后 156.5HV,抗拉强度 642.9MPa,延伸率 11.6%,导电率 41.5% IACS,均满足发明声称的核心性能指标。
该工艺的核心优势在于通过熔铸控温、液氮急冷、脉冲磁场、低温轧制与激光精轧的协同作用,省去了传统工艺中高能耗的铸锭固溶加热和带材长时间时效步骤。在低镍磷溶质条件下,连续挤压过程中可原位析出细小、弥散且高密度的 Ni-P 强化相,同时低温大变形轧制抑制了 Sn 元素在晶界的偏聚,激光精轧则通过局部软化降低轧制变形抗力,减少断带、边裂风险,最终实现了高强、高导、高塑性与优异热稳定性的平衡,适合批量化稳定生产,为引线框架材料提供了短流程、高性能的制备方案。

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