[發明專利]一種高強、高導電、高延伸性稀土銅合金及其制備方法

有效

• 申請號: 201310288401.7
• 申請日: 2013-07-10
• 公開（公告）號: CN103388090A
• 公開（公告）日: 2013-11-13
• 發明（設計）人: 張毅;李瑞卿;許倩倩;柴哲;田保紅;劉勇;龍永強;劉平
• 申請（專利權）人: 河南科技大學
• 主分類號: C22C9/00
• 分類號: C22C9/00;C22C1/03;C22F1/08
• 代理公司: 洛陽公信知識產權事務所(普通合伙) 41120
• 代理人: 羅民健

技術領域??

本發明涉及一種銅基合金及其制備方法，尤其涉及一種高強、高導電、高延伸性稀土銅合金及其制備方法，屬于銅合金材料技術領域。

背景技術

Cu-Cr-Zr系合金是一類應用較為廣泛的高強度高導電性能合金，目前廣泛應用于大規模集成電路用引線框架、電車及電力機車接觸線、電極合金等領域。該類合金的主要特點是具有較高的電導率，但其強度普遍偏低。引線框架是半導體元器件和集成電路封裝的主要材料，起到支撐芯片、傳輸信息和散熱的作用，因此引線框架在集成電路器件和各組裝過程中占有極重要的地位。目前主要的引線框架銅合金有Cu-Fe-P、Cu-Ni-Si?、Cu-Cr-Zr等合金。隨著電子工業的迅猛發展，對傳統銅基電工材料的強度、電導率、焊接、蝕刻等性能的要求也越來越高，因此，迫切需要開發一種新型高強高導引線框架材料銅合金。?

中國專利2007年1月31日（公開號：CN?1905082A）公開的高強高導電銅-稀土合金材料及其制備工藝，其制備方法熔鑄時直接添加純金屬Cr顆粒，其抗拉強度為470~510MPa，導電率為88~91%IACS，雖導電率較高，但是其強度較低。中國專利2003年5月14日（公告號：CN?1254554?C）公開的一種在傳統Cu-Cr-Zr合金基礎上添加微量合金元素La、Zn以及Fe（或Co）和Ti的銅合金，抗拉強度雖能達到608.2～641.4MPa，但其電導率僅為65～70%IACS，延伸率僅≥5%。中國專利2008年11月19日（公開號：CN?101733621?A）公開的Cu-Cr-Zr系合金板材的改性制備方法，該類合金在熔鑄時加入Ni、Si、Ti等合金元素，該合金抗拉強度≥570MPa，但其延伸率不高為6~9%。日本在我國于2010年12月29日申請的專利（公開號：CN?101928864?A）涉及一種在維持導電率和應力緩和性同時保持強度和彎曲加工性優異的銅合金，其中Cr、Zr、Sn的含量分別為0.1～0.4%、0.02～0.2%、0.01～0.3%，導電率達80%IACS以上，但其強度偏低，僅為550MPa。日本在我國于2010年12月7日申請的專利（公開號：CN?102918172?A）公開的具有高強度和高傳導性的銅合金及其制造方法，加入Cr、Si、Sn、Zn、Mg等合金元素，其導電率較高達到80%IACS以上，但是其強度與硬度偏低。?

發明內容

為解決現有技術中銅基合金綜合性能較差的技術問題，本發明提供了一種具有理想的硬度、導電率、軟化溫度、抗拉強度和屈服強度的高性能稀土銅合金及其制備方法。?

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：一種高強、高導電、高延伸性稀土銅合金，由以下重量百分比的組分組成：0.5～1.5%的鉻，0.3～0.5%的鋯，0.1～0.3%的鎳，0.2～0.5%的鈦，0.2～0.4%的錳，0.02～0.15%的稀土元素，余量為銅和不可避免的雜質元素，所述的稀土元素為鉺、鑭中的一種或兩種。

所述的稀土元素以兩種混合的形式加入時，鉺和鑭的重量比為1：1?～?1：3。?

一種高強、高導電、高延伸性稀土銅合金的制備方法，包括以下步驟：?

（1）制備中間合金：將銅、稀土元素放入真空非自耗電極電弧熔煉爐內進行熔煉，抽真空至爐內壓強為5×10^-2Pa，然后充入氮氣至爐內壓強為0.05MPa，控制熔煉電流為400~500A，熔煉電壓為20~40V，得到Cu-稀土中間合金，備用；

（2）熔煉、鑄模：將銅、鉻、鋯、鎳、鈦、錳以及步驟（1）制得的Cu-稀土中間合金放入高頻真空熔煉爐內進行熔煉，抽真空至爐內壓強為5×10^-2Pa，然后充入氮氣至爐內壓強為0.05MPa，控制熔煉溫度為1200～1300℃，熔融后注入鑄模，形成鑄錠，所述澆筑溫度控制在1100～1200℃；

（3）鑄鍛：將步驟（2）得到的鑄錠加熱至800～950℃，保溫1～3小時，然后鍛造加工形成棒材，鍛造變形量60～80%，得到棒坯；

（4）固溶處理：將步驟（3）的棒坯裝入熱處理爐中，在850～950℃保溫1～2小時，然后進行水淬；

（5）拉拔變形：將步驟（4）固溶處理后的合金進行拉拔變形，變形量為20～40%；

（6）時效處理和冷軋變形：將步驟（5）冷軋變形后的合金進行時效處理，時效溫度為350～500℃，保溫2～10小時，之后進行冷軋變形，變形量為20～80%。