平衡性能型铜合金材料及其制备方法与流程

本发明涉及铜合金，尤其是涉及一种平衡性能型铜合金材料及其制备方法。

背景技术：

1、高强高导铜合金的开发大体上经历了以下几个阶段：第一阶段，20世纪60年代，这时期一般采用不显著降低导电率的元素如ag、cd、as、te、rb等对铜进行合金化，这样获得的材料，导电率可保证在90%iacs以上，但强度等性能不够理想；第二阶段，70年代以后，开始选择固溶量少又能时效析出的强化相元素进行合金化，并采用形变热处理的方法促使固溶元素以纳米第二相质点充分析出，使导电率和强化效果协同提升，但其抗高温软化性能欠佳；第三阶段，80年代以后，在合金元素的选择方面，以节约贵重金属和不加有毒元素（ag、cd、as等元素）对铜进行合金化，主要研制含cr、zr、ni、si、fe、mg、sn、zn、p、re、ti等元素的铜合金，提高铜合金的耐高温软化能力，并注重制备工艺上的改进和创新。

2、目前市场上针对不同电连接器、引线框架和均热板等领域，提出了比较多的合金体系，不同的合金体系也能够满足各个领域的使用需求，比如，针对电连接器用铜合金材料，主要有锡磷青铜、c70250、铍青铜等；针对引线框架用铜合金材料，主要用c19400、cu-cr-sn系等，但是随着产品的更新换代，生产企业希望能开发一种能够满足于不同应用领域的综合性能优异的高性能铜合金材料，提升企业的市场竞争力。

3、有鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明的第一目的在于提供一种铜合金材料，其强度高、导电性好、抗弯折，能够解决上述问题中的至少一种。

2、本发明的第二目的在于提供上述铜合金材料在引线框架中的应用。

3、为了实现以上目的，提出以下技术方案：

4、第一方面，本发明提供了一种平衡性能型铜合金材料，按质量百分比计包括：ni0.5%～2.0%、p 0.1%～0.3%、zn 0.02%～0.06%、fe 0.02%～0.06%，以及ti 0.01%～0.05%、la 0.01%～0.05%和v 0.005%～0.01%中的至少两种，余量为cu；

5、所述平衡性能型铜合金材料中g.p区（溶质原子富集区）析出密度为5×1018～2×1019、ni2p相析出密度为5×1015～7×1016、ni3p相析出密度为3×1013～5×1014、ni12p5相析出密度为1×1012～5×1013、fe2p相的析出密度为1×105～6×105；

6、所述平衡性能型铜合金材料中(001)[100]织构的体积占比为10～20%、(112)[11-1]织构的体积占比为5～10%、(110)[001]织构的体积占比为10～20%、(011)[2-11]织构的体积占比为5～10%、(123)[63-4]织构的体积占比为5～15%、(124)[21-1]织构的体积占比为5～20%、(113)[12-1]织构的体积占比为10～20%、(362)[8-53]织构的体积占比为5～20%。

7、第二方面，本发明提供了上述平衡性能型铜合金材料的制备方法，包括以下步骤：

8、按照质量百分比配料，然后依次进行熔炼、铸造、热轧、第一次冷轧、固溶退火处理、第二次冷轧、第一次退火处理、第三次冷轧和第二次退火处理，制备得到平衡性能型铜合金材料。

9、作为进一步技术，所述熔炼的温度为1260～1320℃。

10、作为进一步技术，所述铸造的温度为1230～1280℃。

11、作为进一步技术，将铸造得到的铸坯加热至900～950℃，保温6～8h后进行热轧；

12、所述热轧的总加工率为75%～95%；

13、所述热轧的终轧温度为650～750℃。

14、作为进一步技术，所述第一次冷轧的总加工率为70%～90%；

15、所述第二次冷轧的总加工率为20%～50%；

16、所述第三次冷轧的总加工率为20%～40%；

17、所述第二次冷轧和第三次冷轧采用多道次小变形工艺。

18、作为进一步技术，所述第一次退火处理为钟罩式退火；

19、所述第二次退火处理为连续退火。

20、作为进一步技术，所述固溶退火处理的温度为700～900℃，退火速度为10～30m/min；

21、所述第一次退火处理的温度为400～500℃，保温时间为4～10h；

22、所述第二次退火处理的温度为400～500℃，退火速度为40～80m/min。

23、作为进一步技术，所述热轧和第一次冷轧之间还包括铣面。

24、作为进一步技术，所述固溶退火处理、第一次退火处理和第二次退火处理的冷却方式各自独立的为氢气和氮气的混合气体冷却。

25、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

26、本发明提供的平衡性能型铜合金材料，通过ti、la或v元素促进g.p区的形成，抑制其他镍磷相长大，该铜合金材料具有特定的析出相和织构结构，其屈服强度520～720mpa，导电率55～72%iacs，150℃保温1000小时后应力松弛率≤20%，软化温度450～550℃，90°弯曲成型（好和坏方向）r/t≤1.5不出现明显裂纹，具有优异的综合性能，可以满足高端电连接器和均热板对对合金带材的使用需求。

27、本发明提供的制备方法，通过采用多级高低温时效处理工艺，实现了多元多尺寸析出相（形式以g.p区为主，镍磷相为辅的析出相组合方式）的精确控制，解决强度和导电率、抗应力松弛协同控制难题（铜导电率高，但强度很低，为了适应不同的应用场景，需要不同程度的提高强度，主要方式在于通过冷加工提高位错密度、引入第二相来阻碍位错运动或通过细化晶粒来提升强度，但上述三种方式会在纯铜中引入大量晶体缺陷或者在基体中残留大量合金组元，导致导电率严重下降）；还可通过多道次小变形工艺，实现织构种类及含量的精确控制，解决强度和弯曲成型性能协同控制难题（弯曲成型代表合金塑性，高强度下晶体间的原子更难发生移位和变形，因此塑性通常很差）。以该制备方法制备得到的铜合金材料综合性能优异。

技术特征：

1. 一种平衡性能型铜合金材料，其特征在于，按质量百分比计包括：ni 0.5%～2.0%、p0.1%～0.3%、zn 0.02%～0.15%、fe 0.02%～0.06%，以及ti 0.01%～0.05%、la 0.01%～0.05%和v 0.005%～0.01%中的至少两种，余量为cu；

2.权利要求1所述平衡性能型铜合金材料的制备方法，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，所述熔炼的温度为1260～1320℃。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述铸造的温度为1230～1280℃。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，将铸造得到的铸坯加热至900～950℃，保温6～8h后进行热轧；

6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述第一次冷轧的总加工率为70%～90%；

7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述第一次退火处理为钟罩式退火；

8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述固溶退火处理的温度为700～900℃，退火速度为10～30m/min；

9.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述热轧和第一次冷轧之间还包括铣面。

10.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述固溶退火处理、第一次退火处理和第二次退火处理的冷却方式各自独立的为氢气和氮气的混合气体冷却。

技术总结本发明提供了一种平衡性能型铜合金材料及其制备方法，涉及铜合金技术领域。本发明提供的平衡性能型铜合金材料，按质量百分比计包括：Ni 0.5%～2.0%、P 0.1%～0.3%、Zn 0.02%～0.15%、Fe 0.02%～0.06%，以及Ti 0.01%～0.05%、La 0.01%～0.05%和V 0.005%～0.01%中的至少两种，余量为Cu。该铜合金材料具有特定的析出相和织构结构，其屈服强度520～720MPa，导电率55～72%IACS，150℃保温1000小时后应力松弛率≤20%，软化温度450～550℃，综合性能优异，可以满足高端电连接器和均热板对对合金带材的使用需求。技术研发人员：马吉苗,刘峰,罗毅,洪松柏,陈林,郑利本,李正方,胡剑,毕建国,张雄志受保护的技术使用者：宁波兴业盛泰集团有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/11