[發(fā)明專利]銅合金

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 00802781.1
• 申請日: 2000-05-19
• 公開（公告）號: CN1353774A
• 公開（公告）日: 2002-06-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 阿肖克·K·巴爾加瓦
• 申請（專利權(quán)）人: 沃特伯里軋機(jī)公司
• 主分類號: C22F1/08
• 分類號: C22F1/08;C22C9/02
• 代理公司: 中原信達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 王維玉,丁業(yè)平

發(fā)明背景

本發(fā)明涉及含有鎂和磷的銅合金，其具有90％IACS或更高的電導(dǎo)率以及明顯提高的強(qiáng)度。

長期以來，銅可通過與不同元素的合金提高強(qiáng)度。除了個別情況之外，添加物在增加了強(qiáng)度的同時不成比例地降低了電導(dǎo)率。峰值拉伸強(qiáng)度約為60ksi的純銅具有100％IACS的電導(dǎo)率。因此，純銅的強(qiáng)度×電導(dǎo)率的系數(shù)為6,000(60×100)單位。作為一種最古老的銅合金，黃銅的強(qiáng)度高達(dá)104ksi，但電導(dǎo)率急劇降低。彈殼黃銅是一種最常用的黃銅，其強(qiáng)度×電導(dǎo)率的系數(shù)低于3,000單位。其它合金諸如青銅和銅-鎳合金的強(qiáng)度×電導(dǎo)率系數(shù)遠(yuǎn)低于純銅。

具有低添加元素含量的合金，其電導(dǎo)率約為90％IACS，具有強(qiáng)度和電導(dǎo)率的最佳組合。例如，鋯銅可用于制備強(qiáng)度為70ksi以及電導(dǎo)率為90％IACS的片。這些合金的強(qiáng)度×電導(dǎo)率的系數(shù)峰值約為6300單位。但是，由于性質(zhì)差異較大，這些合金難以制備且不具良好的可成形性。

含有鎂和磷的合金是公知的。例如，F(xiàn)inlay等的美國專利3,677,745公開了含有0.01-5.0重量％的鎂，0.002-4.25重量％的磷，以及余量銅的銅合金。該專利還公開了分別具有0.02-0.2重量％和0.01-2.0重量％的任選的銀和/或鎘添加物的銅-鎂-磷合金。

Finlay等的合金具有如下的性質(zhì)：

i)拉伸強(qiáng)度(T.S.)為90ksi和70％IACS電導(dǎo)率(強(qiáng)度×電導(dǎo)率系數(shù)＝6,300)；

ii)T.S.55ksi和95％IACS電導(dǎo)率(強(qiáng)度×電導(dǎo)率系數(shù)＝5,225)；以及

iii)T.S.80ksi和70％IACS電導(dǎo)率(強(qiáng)度×電導(dǎo)率系數(shù)＝5,600)。

此類合金具有強(qiáng)度和電導(dǎo)率的最佳組合，在某些情況下比純銅還好。此類合金具有優(yōu)異的可成形性；但是，它們的耐熱性有限。在短時間內(nèi)暴露于高溫下時采用高電導(dǎo)率合金。此類合金盡管可在710°F下明顯保持其強(qiáng)度，但暴露于800°F的溫度下即使只有幾分鐘它們的強(qiáng)度也將顯著降低。

Knorr等的美國專利4,605,532公開了一種合金，其組成基本如下：約0.3-1.6重量％的鐵，最多一半的鐵含量由鎳、錳、鈷以及其混合物來替代，約0.01-約0.2重量％的鎂，約0.10-約0.40％的磷，最高約0.5重量％錫或銻以及其混合物，和余量的銅。Knorr等的合金基于高磷鎂比，其至少為1.5∶1，并且優(yōu)選高于2.5∶1。其結(jié)果就是，盡管Knorr等的合金中的所有鎂都將與磷結(jié)合，象鐵和鈷的其它元素將大量留在溶體中。電導(dǎo)率因此將受到損害。Knorr等的合金也含有1-3微米的粗顆粒。因此，Knorr等的合金延展性、可成形性、耐軟化性較差，且強(qiáng)度×電導(dǎo)率系數(shù)低。

Guerlet等的美國專利4,427,627涉及一種銅合金，基本上包含0.10-0.50重量％的鈷，0.04-0.25重量％的磷，以及余量的銅。鈷和磷的添加量經(jīng)確定為鈷磷比在2.5∶1和5∶1之間，優(yōu)選在2.5∶1和3.5∶1之間。鎳和/或鐵可取代部分鈷；但是，所述鎳和鐵的含量不超過0.15％，其中，鎳含量小于0.05重量％，鐵含量小于0.10重量％。Guerlet等的合金可包含一種或一種以上的以下添加物：鎂為0.01-0.35％，優(yōu)選為0.01-0.15重量％；鎘為0.01-0.70％，優(yōu)選為0.01-0.25％；銀為0.01-0.35％，優(yōu)選為0.01-0.15％；鋅為0.01-0.70％，優(yōu)選為0.01-0.2重量％；以及錫為0.01-0.25％，優(yōu)選為0.01-0.1重量％。該發(fā)明的合金之缺陷在于，未能認(rèn)識到形成一定大小的二磷化三鎂和/或磷化鐵顆粒以改善可成形性、延展性、保持高強(qiáng)度時的耐軟化性和電導(dǎo)率等物理性質(zhì)。

Futatsuka等的美國專利4,750,029公開了一種用于半導(dǎo)體設(shè)備的銅基鉛材料。所述材料基本組成如下：約0.05-0.25重量％的錫，0.01-0.2重量％的銀，0.025-0.1重量％的磷，0.05-0.2重量％的鎂，其余為銅和不可避免的雜質(zhì)。P/Mg比例為0.60-0.85以形成鎂和磷的化合物或Mg₃P₂。此類合金的強(qiáng)度×電導(dǎo)率系數(shù)較低。