一种高强高导电Cu-Ni-Sn合金及其制备方法

本发明属于金属合金材料，涉及一种高强高导电cu-ni-sn合金及其制备方法。

背景技术：

1、铜合金由于其良好的综合性能，在高速铁路、电磁继电器、引线框架、航空航天等领域被广泛应用。随着电子电力、高速铁路和5g通讯等领域的快速发展，对铜合金的强度、导电率和稳定性提出了更高的要求。在电子工业领域中，如引线框架、高压电器和铁路接触线等要求铜合金具有优异的机械性能和导电导热性。

2、在集成电路引线框架中，连接引线框架的外部电路和支撑并固定芯片需要材料具备较高的强度和耐磨性，传输信号和热量则需要材料具有优异的导电和导热性。对于大多数铜合金而言，当提高合金强度时，则会导致导电率的降低，而提高合金导电性能时，则导致强度的降低，克服铜合金强度与导电性提升不同步的问题，是发展高强高导电铜合金需要解决的关键性问题之一。cu-ni-sn系合金具备集成材料引线框架的各种性能，然而存在使用寿命短的问题。因此，开发具有高强度、高导电率的铜合金材料对电子工业领域的发展具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明针对上述技术问题，提供一种高强高导电cu-ni-sn合金及其制备方法，通过添加微量ce能促进合金动态再结晶，形成细小再结晶晶粒，从而产生细晶强化效果，提高合金的强度和硬度，同时调整加工方法，实现了提高铜合金强度的同时还保持良好的导电性能。

2、为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、本发明提供一种高强高导电cu-ni-sn合金，由以下质量百分比组分组成：ni：0.8～1.2％，sn：0.8～1.0％，ti：0.3％～1％，cr：0.2～0.5％，ce：0.1～0.2％，余量为cu，所述各组分的质量百分比之和为100％。

4、本发明还提供一种上述高强高导电cu-ni-sn合金的制备方法，包括以下步骤：

5、步骤s1，熔炼：将按照权利要求1所述的质量百分比配制的合金原料熔化得到合金熔体；

6、步骤s2，浇铸：将合金熔体浇铸到模具中，冷却后得到合金铸锭；

7、步骤s3，去皮：脱模得到的合金铸锭去除冒口并车削掉表层氧化皮，获得表面光滑的合金铸锭；

8、步骤s4，退火处理：将去皮后的合金铸锭进行均匀化退火；

9、步骤s5，热挤压：将步骤s5得到的合金铸锭加热至960℃，保温2h，然后热挤压成棒材，挤压比为5～10：1，得到棒坯；

10、步骤s6，固溶处理：均匀化退火后的合金试样进行固溶处理；

11、步骤s7，冷轧变形：固溶处理后的合金试样进行冷轧变形；

12、步骤s8，时效处理：对步骤s7冷轧后的合金试样进行400～550℃时效10～480min处理。

13、优选地，步骤s1中熔炼是在通入ar气的中频真空感应炉中进行，熔炼温度为1200℃。

14、优选地，步骤s4中均匀化退火热处理是在真空管式炉中将合金铸锭加热至950℃并保温4h。

15、优选地，步骤s6中固溶处理是在真空管式炉中将合金加热至960℃并保温1h。

16、优选地，步骤s7中将试样通过冷轧机进行变形量为60％的冷轧处理。

17、优选地，步骤s8中时效处理的温度为500℃，时间为60min。

18、相比现有技术，本发明的有益效果在于：

19、本发明合金组分中添加微量ce能促进合金动态再结晶，形成细小再结晶晶粒，从而产生细晶强化效果，提高合金的强度和硬度。经过冷轧变形后，使合金中位错密度提高，产生强化作用。时效过程中，ce的添加促进了合金中析出纳米cuni2ti相，其与铜基体具有良好的共格关系，能够产生共格强化作用。同时，降低了溶质原子在基体中的浓度，减弱铜基体点阵畸变对电子的散射作用，从而提高合金的导电率。

20、本发明方法仅需要有一次冷轧变形和时效热处理，具有合金成分简单，工艺流程短，制备简单，生产成本低等优点。

技术特征：

1.一种高强高导电cu-ni-sn合金，其特征在于，由以下质量百分比组分组成：ni：0.8~1.2%，sn：0.8~1.0%，ti：0.3%~1%，cr：0.2~0.5%，ce：0.1~0.2%，余量为cu，所述各组分的质量百分比之和为100%。

2.权利要求1所述的一种高强高导电cu-ni-sn合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤s1中熔炼是在通入ar气的中频真空感应炉中进行，熔炼温度为1200℃。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤s4中均匀化退火热处理是在真空管式炉中将合金铸锭加热至950℃并保温4h。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤s6中固溶处理是在真空管式炉中将合金加热至960℃并保温1h。

6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤s7中将试样通过冷轧机进行变形量为60%的冷轧处理。

7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤s8中时效处理的温度为500℃，时间为60min。

技术总结本发明属于金属合金材料技术领域，公开了一种高强高导电Cu‑Ni‑Sn合金，其由以下质量百分比组分组成：Ni：0.8~1.2%，Sn：0.8~1.0%，Ti：0.3%~1%，Cr：0.2~0.5%，Ce：0.1~0.2%，余量为Cu，所述各组分的质量百分比之和为100%。本发明通过添加微量Ce能促进合金动态再结晶，形成细小再结晶晶粒，从而产生细晶强化效果，提高合金的强度和硬度，同时调整加工方法，实现了提高铜合金强度的同时还保持良好的导电性能。技术研发人员：周孟,张毅,安俊超,李旭,楚春贺,田保红,景柯,马书志,张志阳,刘勇,贾延琳受保护的技术使用者：河南科技大学技术研发日：技术公布日：2024/6/11