圆拉扁工艺生产黄铜拉链线伤模具及难镀色的原因及预防措施

罗继华，罗鑫宇，叶东皇，黄少星

（1.安徽鑫科新材料股份有限公司，安徽 芜湖 241000；2.安徽科瑞咨询服务有限公司，安徽 芜湖 241000；3.安徽工程大学，安徽 芜湖 241000）

黄铜拉链线是铜合金线材行业的主导产品，很长一段时间，一直采用传统压扁、退火、拉伸、再退火等多道次循环间断工艺生产（下称传统工艺），生产效率相对低下。随着行业的技术进步，一种集压扁、连拉、在线退火集为一体的新工艺（下称圆拉扁工艺）出现，该工艺取消了单拉工序，减少一次氧化退火和酸洗，大幅提高了黄铜拉链线的生产效率、降低了生产成本，是铜加工行业的一项重大技术进步。但采用该工艺生产的拉链线产品发往市场后，客户反馈该产品质量问题较多，其中比较突出的问题有两个：一是“客户镀黑古铜色不均”；二是“模具寿命大幅降低”，严重制约该技术的推广应用。本文根据现场观察及取样分析，详细论述圆拉扁工艺生产黄铜拉链线难镀黑古铜色及伤模具的原因，以及相应的控制与预防措施。

1 样品分析

1.1 宏观观察

我们选取传统工艺生产产品、圆拉扁工艺生产产品分别在客户处进行电镀及冲压产品，具体情况如下：

1.1.1 镀黑古铜色问题

两种工艺生产的拉链线产品镀黑古铜色对比试验，镀色结果见图1。从图1可看出：传统工艺生产的拉链线产品镀色均匀，镀层厚而黑，圆拉扁工艺生产的拉链线产品镀层薄而发浅黄色，镀色效果差，确实存在难镀色的问题。

图1 两种工艺生产产品镀色结果

1.1.2 伤模具问题

客户用圆拉扁工艺生产的产品冲制金属拉链时，上冲模（拉链排咪模具由三部分组成，分别为成型模、刀模和上冲模，其中最容易损坏的是上冲模）的损坏情况见图2。

图2是完好的上冲模（图左）与损坏的上冲模（图右）对比。

图2 完好的上冲模与损坏的上冲模模口对比

采用传统工艺生产的产品冲制金属拉链时，上冲模寿命在10小时左右，而采用圆拉扁工艺生产的产品冲制金属拉链时，上冲模寿命仅6小时左右，甚至3～4小时。上冲模寿命的缩短，不仅会增加客户的模具成本，影响产品质量，还会因频繁更换模具而降低生产效率。

1.2 物理性能检测

我们分别对传统工艺和圆拉扁工艺生产的样品（选取5#拉链线）进行了物理性能的检测，结果见表1。

表1 两种工艺生产拉链线样品（5#）物理性能检测结果

从检测结果看，传统工艺生产产品的抗拉强度、延伸率、硬度都比圆拉扁工艺生产产品性能值低。

1.3 金相组织检测

200倍下拍摄的金相组织照片见图3。金相检测表明，传统工艺产品内部晶粒粗大，而圆拉扁产品内部晶粒细小。

图3 两种工艺生产产品内部金相组织

2 问题的分析

传统工艺生产的拉链线很少出现难镀色和伤模具问题，而圆拉扁工艺生产的拉链线普通存在难镀色和伤模具问题。其根源在于两种工艺的留底退火方式不同，传统工艺采用退火炉退火，这种退火工艺由于退火时间长，材料内部晶粒充分长大；而圆拉扁工艺留底退火采用在线退火，退火时间极短，材料内部晶粒没有足够的时间长大。理论研究表明，材料内部晶粒细小，容易出现镀色不均和伤模具问题。

材料内部晶粒的大小决定于最后一道退火，我们通过多项试验表明，在不改变圆拉扁最后一道在线退火方式的前提下，无论怎样调整圆拉扁在线退火工艺参数以及调整前道生产工艺，成品内部的晶粒度很难明显增大。由于晶粒度没有明显改变，单纯物理性能的改变并不能从根本解决圆拉扁产品所存在的问题。

3 圆拉扁留底罩式炉退火试验

为增大成品内部晶粒度，我们进行了圆拉扁留底罩式炉退火试验，试验工艺路线如下：（大拉连退）φ2.74—>(圆拉扁不用在线退火)1.15＊4.15—>压扁机分装—>罩式炉退火(470℃、2h/4h)—>(成品机)0.88＊3.95。成品抗拉强度为477Mpa，成品内部金相组织与传统工艺生产的产品对比见图4。

图4 本次试验产品内部晶粒度与传统工艺产品对比

从图4、表2可见，本次试验产品内部晶粒度与传统工艺相近，成品性能也与传统工艺生产产品基本保持一致。该批产品发往市场后伤模具和难镀色的问题均得到解决。

表2 圆拉扁工艺调整后生产拉链线样品（5#）物理性能检测结果

4 预防措施及结论

圆拉扁工艺生产黄铜拉链线伤模具的根源在于两种工艺生产的产品内部晶粒大小不同。传统工艺留底退火采用退火炉退火，退火时间长，再结晶晶粒粗大；而圆拉扁工艺留底退火采用在线电退方式，退火时间极短，再结晶晶粒细小。

（1）晶粒细小，晶体的强度和硬度高，塑性和韧性也高。材料太硬会对模具冲击大而造成损伤。

（2）拉链线镀色的难易程度，对同一材料来说，内部晶粒越大，表面越粗糙，越容易着色，圆拉扁工艺生产的拉链线其表面以及打成拉链时形成的横截面更为光滑，因而相对较难着色。