CN102615482A - 一种超大直径阳极磷铜球的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于用于电镀的磷铜球技术领域，具体涉及到一种超大直径阳极磷铜球的生产方法。本发明先将纯铜和磷铜中间合金熔化后得到磷铜合金溶液，再将上述混合均匀的磷铜合金溶液采用上引铸造法生产出磷铜合金杆；随后将上述所得的磷铜合金杆送入连续挤压机进行挤压，磷铜合金杆在挤压轮的带动下被强迫压入挤压腔体，按照所设计的尺寸被挤出并得到超细晶粒磷铜杆坯；最后将上述所得的超细晶粒磷铜杆坯采用冷镦机冷镦成型，以形成所设计规格的磷铜球。采用本发明的生产方法所得到的磷铜球的表面光滑、圆整，且内部结晶组织致密，外观和内部质量均比采用现有技术得到的磷铜球有显著改善。

Description

一种超大直径阳极磷铜球的生产方法

技术领域

本发明属于用于电镀的磷铜球技术领域，具体涉及到一种超大直径阳极磷铜球的生产方法。

背景技术

阳极磷球是一种含磷的铜基二元合金材料，以球、粒或板状作为电镀阳极材料而被广泛应用于印制电路板、五金、装饰等工业领域。目前我国电镀铜阳极大部分为球状，直径在20～40mm之间，而PCB行业的龙头——日本和韩国所用球状铜阳极直径均在55mm左右。由于小球电镀时边角料多，容易形成阳极泥渣，造成镀层粗糙，镀液浑浊，从而影响了电流效率、镀液的性能和镀层的质量。而大球在电镀过程中能充分溶解，克服了小球由于边角料多形成的阳极泥渣所造成的镀件有毛刺、不平滑等质量问题。另外由于大球所剩边角料少，不仅提高了阳极利用率，而且减少了镀液更换的频率，节约了成本，大大提高了生产效率。

Φ55mm磷铜球成型技术是一道世界级技术难题。日本和韩国生产Φ55mm磷铜球一般采用下引连铸的方法生产超大规格棒坯，在棒坯上用挖球机生产Φ55mm磷铜球，此工艺缺陷为产量小、阳极磷铜球内部结晶组织疏松。国内一些大的印制电路板企业已认识到大球在电镀中的优点，但由于Φ55mm超大规格磷铜球规模化生产在国内尚属空白，因此每年需从韩国进口Φ55mm磷铜球以满足国内生产需求。

中国专利名称为一种阳极磷铜室温螺旋孔型斜轧成形方法（公开号CN1569359A）提供了一种磷铜球成型方法，其特征是在室温下圆形铜棒料在斜轧机中轧制成形，该轧机上装有一对具有相同孔型且同向旋转的轧辊，所述轧辊主要由与铜球外形相应的凸棱、圆弧形槽和直槽底构成，孔型为1～4头。轧制过程连续进行，轧辊每旋转一周生产一个或多个阳极磷铜球，每分钟可生产30～200个。此发明的优点在于生产效率高，无需加热，无氧化现象，能耗小，产品质量好，成本低。但只能生产Φ30毫米以下阳极磷铜球，无法生产超大规格Φ55毫米阳极磷铜球。

中国专利名称为PCB电子线路板级磷铜球生产方法（公开号CN101301717A）也公开了一种磷铜球生产方法，它包括如下步骤：a、配料，高温熔炼成磷铜液，并将其铸造规格直径55mm的中间产品(棒材)；b、PCB磷铜球轧制，通过生产设备中的球体鞣制模具A和模具B带动棒材在高速转动中前进，高速转动中中间产品棒材自身发热形成高温状态下，并逐步从1/8、1/4、1/2、3/4、7/8，直至整个半成品球体形成；c、PCB磷铜球半成品抛光、清洗、烘干；d、成品自动包装、重量复检。此发明具有效率高、耗能低、稳定性强的特点，提高了金属结晶的致密性，具有良好的推广价值，但是也只能生产Φ30毫米以下阳极磷铜球。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于电镀的超大直径阳极磷铜球的生产方法。

为实现上述发明目的，本发明采用了以下技术方案：一种超大直径阳极磷铜球的生产方法，其包括如下步骤：

1）、将纯铜在熔化炉内熔化成铜液，再将铜液经流槽送入保温炉内，在铜液经流槽流动的同时加入磷铜中间合金，磷铜中间合金熔化后与铜液混合得到磷铜合金溶液，所述磷铜合金溶液中铜的含量至少为99.9%，磷含量为0.035～0.065%；

2）、将上述混合均匀的磷铜合金溶液采用上引铸造法生产出磷铜合金杆；

3）、将上述所得的磷铜合金杆送入连续挤压机进行挤压，磷铜合金杆在挤压轮的带动下被强迫压入挤压腔体，按照所设计的尺寸被挤出并得到超细晶粒磷铜杆坯；

4）、将上述所得的超细晶粒磷铜杆坯采用冷镦机冷镦成型，以形成所设计规格的磷铜球。

上述步骤1）中磷铜中间合金是在还原性气体密闭保护的状态下加入流槽中的铜液中，所述还原性气体为一氧化碳。

上述步骤2）中磷铜合金杆的直径为6～30mm。

本发明与现有技术相比，具有以下明显优点：

（1）采用还原性气体保护铜液流经的流槽，解决了熔化炉铜液和磷铜中间合金向密闭的保温炉添加作业的有效性，使得磷铜中间合金的加入量与保温炉铜液补充量实现准确控制，确保了最终的产品质量的稳定性。

（2）挤压轮带动磷铜合金杆进入连续挤压机时，磷铜合金杆受挡料杆阻挡,被强迫压入挤压腔体，此时磷铜合金杆的原有铸态组织破碎并产生大量形变热，磷铜合金在挤压腔体内部的强烈应力和高温因素的双重作用下发生再结晶，产生微晶粒组织，并在挤压腔出口形成超细晶粒磷铜杆坯，超细晶粒磷铜杆坯的内部晶粒致密，有利于电镀时铜离子的均匀释出，增加了电镀效率；

（3）利用不用尺寸的模具，可以用同一道工序生产出多种尺寸的晶粒致密的超细晶粒磷铜杆坯，生产效率高；

（4）采用大功率钢球冷镦机阴模和阳模合模以成型各种规格的超大规格磷铜球，所得到的磷铜球的表面光滑、圆整，且内部结晶组织致密，外观和内部质量均比采用现有技术得到的磷铜球有显著改善。

具体实施方式

下面通过具体操作步骤对本发明做进一步解释：

1、采用上引连铸法生产磷铜合金杆。

将电解铜在熔化炉内熔化成铜液，再将铜液经流槽送入保温炉内，在铜液经流槽流动的同时加入磷铜中间合金，最后经铸造得到磷铜合金杆。

熔化炉中的铜液及磷铜中间合金间隙地加入保温炉中，磷铜中间合金的每次加入量与保温炉每次铜液补充量成比例，使得保温炉中的磷铜合金溶液中铜的含量至少为99.9%，磷含量为0.035～0.065%。

磷铜中间合金是在还原性气体密闭保护的状态下加入流槽中的铜液中，所述还原性气体为一氧化碳，所得混合均匀的磷铜合金用Φ20mm结晶器生产Φ20mm磷铜合金杆。

2、将上一工序得到的Φ20mm棒坯用连续挤压法加工为Φ40mm超细晶强化型磷铜杆坯。

Φ40mm以上大规格磷铜杆坯由于自重的原因，无法用上引铸造的方法生产，国内现有技术一般主要采用半连续铸造方法生产大规格磷铜杆坯，所得磷铜杆坯的表面氧化发黑，成品率低。

本发明在生产Φ55mm磷铜球杆坯过程中增加了一道铸杆直径扩张工序，即采用上引连铸系统生产Φ20mm棒坯，再用连续挤压机挤压扩张加工成Φ40mm的棒坯，具体是采用挤压轮带动Φ20mm磷铜合金杆进入连续挤压机，磷铜合金杆受挡料杆阻挡,被强迫压入挤压腔体，此时原有铸态组织破碎并产生大量形变热，磷铜合金在挤压腔体内部的强烈应力和高温因素的双重作用下发生再结晶，产生微晶粒组织，后通过挤压腔出口形成Φ30mm～Φ40mm的超细晶粒磷铜杆坯。

3、将上一工序得到的Φ40mm超细晶强化型磷铜杆坯采用冷镦成型技术生产Φ55mm超大规格磷铜球。

Φ30mm～Φ40mm的超细晶粒磷铜杆坯，经大功率钢球冷镦机阴模和阳模合模，成型Φ55mm超大规格磷铜球，所得到的磷铜球表面光滑、圆整，内部结晶组织致密，外观和内部质量比直接用铸杆挖制成球有显著改善。

Claims (6)

1.一种超大直径阳极磷铜球的生产方法，其包括如下步骤：

1）、将纯铜在熔化炉内熔化成铜液，再将铜液经流槽送入保温炉内，在铜液经流槽流动的同时加入磷铜中间合金，磷铜中间合金熔化后与铜液混合得到磷铜合金溶液，所述磷铜合金溶液中铜的含量至少为99.9%，磷含量为0.035～0.065%；

2）、将上述混合均匀的磷铜合金溶液采用上引铸造法生产出磷铜合金杆；

3）、将上述所得的磷铜合金杆送入连续挤压机进行挤压，磷铜合金杆在挤压轮的带动下被强迫压入挤压腔体，按照所设计的尺寸被挤出并得到超细晶粒磷铜杆坯；

4）、将上述所得的超细晶粒磷铜杆坯采用冷镦机冷镦成型，以形成所设计规格的磷铜球。

2.根据权利要求1所述的超大直径阳极磷铜球的生产方法，其特征在于：步骤1）中磷铜中间合金是在还原性气体密闭保护的状态下加入流槽中的铜液中。

3.根据权利要求1或2所述的超大直径阳极磷铜球的生产方法，其特征在于：步骤2）中的磷铜合金溶液采用Φ20mm结晶器生产出直径为20mm的磷铜合金杆。

4.根据权利要求2所述的超大直径阳极磷铜球的生产方法，其特征在于：所述的还原性气体为一氧化碳。

5.根据权利要求3所述的超大直径阳极磷铜球的生产方法，其特征在于：所述的直径为20mm的磷铜合金杆被送入连续挤压机进行挤压，并在挤压腔出口形成直径为30～40mm的超细晶粒磷铜杆坯。

6.根据权利要求5所述的超大直径阳极磷铜球的生产方法，其特征在于：所述的直径为30～40mm的超细晶粒磷铜杆坯经大功率钢球冷镦机阴模和阳模合模，成型得到直径55mm的磷铜球。