[發明專利]一種含有稀土的銅基合金材料及其制備方法

有效

• 申請號: 200810230802.6
• 申請日: 2008-11-10
• 公開（公告）號: CN101392336A
• 公開（公告）日: 2009-03-25
• 發明（設計）人: 賈淑果;劉平;宋克興;趙冬梅;田保紅;趙培峰;蘇娟華;劉勇;張毅;任偉
• 申請（專利權）人: 河南科技大學
• 主分類號: C22C9/06
• 分類號: C22C9/06;C22C1/02;C22F1/08
• 代理公司: 鄭州中民專利代理有限公司
• 代理人: 郭中民

技術領域

本發明屬于銅合金技術領域，主要涉及一種含有稀土的高性能銅基合金材料及其制備方法。尤其適用于大規模及超大規模集成電路用引線框架材料、電車及電力機車接觸線、大型高速渦輪發電機的轉子導條、大推力火箭發動機內襯等高強度高導電用高性能銅合金材料及其制備方法。

背景技術

目前國內外已開發出的高性能銅基合金材料主要有CuNiSi系、CuFeP系、CuCrZr系等，國外最常用的CuNiSi系合金抗拉強度達到600～750MPa、導電率達到40～55％IACS、軟化溫度達到450℃左右。隨著電子工業的迅速發展，對引線框架等材料的綜合性能提出了更高的要求，現有的銅合金材料無法達到其綜合性能的要求。因此迫切需要開發一種新型的高性能銅合金。

國內外專利文獻涉及到的高性能銅基合金材料，多是有關CuCrZr和CuFeP合金材料，特別是有關CuCrZr系材料，而涉及CuNiSi方面的相對較少。如中國專利：“03149851.5”所述的銅合金含有1.0～3.5％的Ni、0.1～1.0％的Si、0.05～0.4％的混合稀土、余量為銅和不可避免得雜質，但其綜合性能相對較低，其合金強度達到546～750MPa、導電率僅有44～59.5％IACS。另一專利“86102885”在CuNiSi的基礎上加入Mg以提高其強度和抗松弛應力，其合金范圍為2～4.8％的Ni、0.2～1.4％的Si、0.05～0.45％的Mg。日本在中國申請的專利“200510065789.X”涉及一種彎曲加工性優良、高強高導電子電機部件用銅合金，Ni含量為1.5～4.0％、Si含量為0.15～1.0％、同時含有0.01～1.0％的Zn、Mg、Sn及In中的一種以上，以著重改善合金的彎曲加工性，其強度達到800～900MPa，但其導電率僅有35～55％IACS。

發明內容

本發明的目的在于設計一種具有高強度和高導電性兼顧的含有稀土的高性能銅基合金材料；并提出了一種能夠改善銅合金的強度、導電性和抗高溫軟化性能，達到高強度和高導電性兼顧的目的的制備方法。

本發明實現上述目的采取的技術方案是：該銅基合金材料含有重量百分比為0.02～0.15％的稀土元素、0.9～4.0wt％的鎳、0.2～1.0wt％的硅、0.01～0.15wt％的鋯，其余為銅和不可避免的雜質。

本發明所述的稀土元素為鈰、鑭、銥。稀土元素可以以單一元素加入，也可以兩兩混合或三種同時加入，兩兩加入時兩種稀土元素之間的比例應在1:1～1:6之間；三三加入時三種稀土元素之間的比例應在1:1:1～1:1:5。所加的稀土元素總含量應在0.02％-0.15％。

在上述合金的配比范圍內，調整稀土元素、鎳、硅、鋯在合金中所占的比例，可以得到不同強度和導電率相結合的合金，以滿足實際使用中的不同需求。

本發明實現上述含有稀土的銅基合金材料的制備方法主要包括如下步驟：

(1)將原料在1200～1350℃進行熔煉，熔融后注入鑄模；

(2)合金的熱鍛：熱鍛溫度為850～900℃，鍛造變形量70～80％；

(3)合金的固溶處理：其固溶溫度850～960℃，保溫時間1～2h，然后進行水淬；

(4)合金的冷軋變形：冷軋變形量30～80％；

(5)合金的時效工藝：采用分級時效工藝，進行多次的時效處理和冷軋變形相結合，時效溫度選用400～500℃，保溫時間為2～6h，時效處理后的變形量為30～70％；

(6)合金的最終冷軋變形：變形量30～80％。

本發明所述的含有稀土的銅基合金材料是在傳統的CuNiSi合金的基礎上設計的，其重要特征在于其含有微量的鋯以及稀土元素等；其另一個突出特征在于利用微量稀土元素以及微量合金元素鋯，改善引線框架等用銅合金的強度、導電性和抗高溫軟化性能，特別是抗高溫軟化性能；另一重要特征在于調整合金中各元素的百分含量可使其達到高強度和高導電性兼顧的特點，其抗拉強度、導電率、硬度、延伸率及軟化溫度等特性均能較好地滿足引線框架材料等電子工業領域對銅合金材料性能的要求。