[發明專利]一種高強度銅合金板帶及其制備方法

無效

• 申請號: 201210005974.X
• 申請日: 2012-01-10
• 公開（公告）號: CN102690971A
• 公開（公告）日: 2012-09-26
• 發明（設計）人: 田保紅;李紅霞;龍永強;劉勇;張毅;任鳳章;賈淑果;宋克興;楊雪瑞;馮江;孫永偉
• 申請（專利權）人: 河南科技大學
• 主分類號: C22C9/00
• 分類號: C22C9/00;C22C1/02;C22F1/08;C21D8/02
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 牛愛周

技術領域

本發明涉及金屬材料技術領域，具體涉及一種高強度銅合金板帶及其制備方法。

背景技術

大規模集成電路與微電子器件的高度集成化與小型化，以及光伏清潔能源產業的快速發展，對高強度和超高強度電子封裝關鍵材料、大規模集成電路引線框架材料、光伏太陽能電池襯板材料等的性能提出了新的要求，需要有高強度和高導熱、導電性的結合，從而能承受更高的封裝和使用強度和硬度，同時，還應具有高的抗軟化溫度，使用溫度在300℃時的抗拉強度下降率在10％以下。目前常用高強度銅合金如Cu-Be、Cu-Cr和Cu-Ag等合金已不能滿足要求，如Cu-Be合金導電性不足，而其它合金則強度較低。

但是由于銅合金的抗拉強度和導電率是一對相互矛盾的性能指標，采用常規冶金方法制備的材料很難滿足上述要求。目前獲得高強度銅合金的方法有大變形、大變形+沉淀硬化、大變形+沉淀硬化+固溶強化、復合材料法等四種，其中復合材料法主要有4類：高熔點金屬纖維增強銅合金法，如Cu-W；原位共晶纖維復合材料法，如Cu-1.56％Cr；形變原位復合材料法，如Cu-20％Nb，Cu-15vol.％Cr；累積疊層軋制法，如Cu/Zr。原位共晶纖維復合材料法雖然可以獲得理想的高強度和高導電的結合，但由于受共晶成分和結晶規律的限制，性能的進一步提高和工業化的應用受到制約。高熔點金屬纖維增強銅合金法因W、Mo金屬纖維本身成本高和難加工性，使其制造技術復雜、工藝要求高、質量控制難度大。

目前對高強高導電銅合金研發主要集中在：Cu-Ag、Cu-Nb、Cu-Cr和Cu-Fe二元合金系，以及Cu-Ag-Nb、Cu-Ag-Cr、Cu-Fe-Cr等三元合金系。但是，其最大拉伸強度一般不超過1000MPa，即1GPa。這與增強纖維相均為大變形純金屬有關，純金屬的強度通常較低，即使經過劇烈冷變形塑性純金屬的強度一般不超過650MPa。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高強度銅合金板帶。

本發明的目的還在于提供一種高強度銅合金板帶的制備方法。

為了實現以上目的，本發明所采用的技術方案是：一種高強度銅合金板帶，其化學成分組成為：重量百分含量為0.95％～10.05％的Zr，重量百分含量為0.035％～0.105％的Ag，余量的Cu。

在本發明提供的高強度銅合金板帶中，Cu為合金基體，Zr以Cu₉Zr₂(或Cu₅Zr)第二相金屬間化合物的形式存在，Cu₉Zr₂(Cu₅Zr)的形狀為平行于拉拔方向的大部分纖維和分布在銅基體上的微量細小彌散顆粒，Ag以Cu-Ag固溶體的形式存在。

一種高強度銅合金板帶的制備方法，包括以下步驟：

(1)合金配料

取原料2號標準電解銅、海綿鋯和1號白銀，按以下成分組成進行配料：Zr的重量百分含量為0.95％～10.05％、Ag的重量百分含量為0.035％～0.105％、余量的Cu；

(2)真空熔煉

在中頻真空熔煉爐中，將2號標準電解銅和1號白銀放入硅砂坩堝或石墨坩堝，海綿鋯放置在料盤上，中頻真空熔煉爐抽真空至5×10^-2Pa，熔化2號標準電解銅和1號白銀，之后精煉20分鐘，關閉閥門，充0.06MPa氬氣，然后向2號標準電解銅和1號白銀形成的熔融金屬液中加海綿鋯，之后靜止(靜止是指熔煉時只加熱保溫，不進行攪拌)1分鐘，形成2號標準電解銅、1號白銀、海綿鋯的熔融液體，將所述2號標準電解銅、1號白銀、海綿鋯的熔融液體澆注入純銅鑄模內，澆注成厚度20～60mm，寬度20～100mm的矩形截面鑄錠，然后冷卻10～60分鐘，取出；

(3)真空自耗電極熔煉

將步驟(2)制得的矩形截面鑄錠切掉冒口作為自耗電極，在真空自耗電極熔煉爐內熔煉，抽真空至5×10^-2Pa，充0.06MPa氬氣保護，待熔化后澆注入水冷純銅鑄模內，控制澆注溫度在1180～1220℃，澆注成厚度20～60mm，寬度20～100mm的矩形截面鑄錠，冷卻10～30分鐘，取出；

(4)連續冷軋變形+中間退火

將步驟(3)制得的矩形截面鑄錠用雙面銑削機扒去外皮，之后在冷軋機上進行多道次冷軋制，在冷軋變形量達到60％時進行中間退火，所述中間退火在保護氣氛罩式退火爐中進行，退火溫度500℃，保溫4小時，冷卻至溫度低于100℃出爐；待冷軋至厚度為0.08～0.38mm時，制得合金板帶，卷取機卷起；