[發明專利]一種傳感器用高強度銅合金材料及制造方法

在審

• 申請號: 201410642677.5
• 申請日: 2014-11-13
• 公開（公告）號: CN104404292A
• 公開（公告）日: 2015-03-11
• 發明（設計）人: 禹勝林
• 申請（專利權）人: 無錫信大氣象傳感網科技有限公司
• 主分類號: C22C9/04
• 分類號: C22C9/04;C22C1/02;C22F1/08
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 張惠忠

技術領域

本發明涉及一種傳感器用高強度銅合金材料及制造方法，屬于金屬材料及合金制造技術領域。

背景技術

銅合金被廣泛應用于汽車部件、家電部件、電氣、電子、光學部件、配管構件、水暖金屬件或者各種閥門等。且由于近年來全球變暖，強烈要求制品或者構件的小型、輕量化和薄壁化，在比重比鐵大的銅合金中，需要通過高強度化來應對上述要求。

尤其在氣象機械、氣象光學儀器領域，對儀器的重量有著較高的要求，以及對儀器的精密程度要求較高，就需要使用高強度的且輕質的合金材料，很多氣象觀測站，由于地域、交通的限制，不能夠滿足較重儀器的搬運和安裝，儀器更換也存在很大的難度，這就需要在儀器的配備上有著較高的要求，儀器的精密度，以及儀器的使用壽命要求高。對于儀器制作時使用的材料，尤其是傳感器，以及數據采集芯片使用的銅合金的要求很高，傳統的簡單的銅合金材料基本無法滿足要求。傳統的銅合金不僅在質量重、感應的靈敏度差以及能夠被使用的次數少，不能滿足氣象領域的儀器使用要求。

高導高強銅合金是一類有優良綜合物理性能和力學性能的結構功能材料，廣泛應用于電阻焊、電力、電子、機械制造等工業領域。

現有的晶體管、IC等半導體，或集成電路等組件，其連結電極與外部導線一般是以高純度4N系(純度＞99.99mass(質量)％)的黃金與其他微量金屬元素制成的金線作為電性連接的接合線，然而，由于黃金較高的價格，以及黃金市場的不穩定性，在考慮成本和行業風險的情況下，使用黃金存在一定的弊端，不利于工業化應用和大規模的生產。使用銅合金替代高價位的高純度4N系(純度＞99.99mass(質量)％)的黃金與其他微量金屬元素制成的金線作為電性連接的接合線成為業內人士考慮的方向。使用銅合金時，由于封裝用樹脂與導線的熱膨脹系數差異過大，隨著半導體啟動后溫度上升，因熱形成的體積膨脹對形成回路的銅接合線產生外部應力，特別是對暴露于嚴酷的熱循環條件下的半導體組件，容易使銅接合線產生短線的問題。

用于作為載流部件(例如連接件、引流框、繼電器和開關)的電氣和電子部件的材料具有良好的電導率，以抑制因為載流而產生焦耳熱，要求所使用的材料的高強度能承受在使用此材料的電氣和電子設備的組裝和運行過程中向其施加的應力。用于電氣和電子部件的材料還要求具有極佳的可彎曲加工性，而且，為了確保電氣和電子部件之間的接觸可靠性，要求用于該部件的材料具有極佳的耐應力松弛性。尤其近年來，電氣和電子部件存在集成化、微型化和輕質化的傾向，碎玉材料的性能要求更高，銅合金板的厚度要變薄，強度以及敏感度要求更高。

發明人通過檢索得到專利號為2010800134044，發明名稱為高度強銅合金專利，該銅合金中的組分為鋅20％～45％、鐵0.3～1.5％、鉻0.3～1.5％，余量為銅，且該銅合金內部分散有鐵-鉻系化合物粒子和Al2Ca的金屬間化合物粒子，以重量標準計所述鐵相對于所述鉻的含有比率Fe/Cr為0.5～2。在具體實施例中公布了抗拉強度和破斷延伸率的試驗數據，但是對于這種配比的銅合金材料，只能通過使用該專利中公開的制作方法來得到，對于銅合金材料內部的成型結構，無法實現具體控制，且該銅合金材料的抗變形系數，以及導電系數并不能達到在氣象機械的傳感器中的要求，無法應用到氣象機械的傳感器中，無法解決減輕氣象機械的重量和提高氣象機械的傳感靈敏度的問題。

發明人還檢索到申請號為201110228500.7，發明名稱為一種銅合金材料的發明專利，該發明公開的銅合金材料，由以下以重量百分比計的原料制成：Pb0.641％～0.704％，Si?1.23％～1.36％，Mn1.94％～2.32％，Ni?1.95％～2.21％，Fe0.093％～0.153％，Sn0.025％～0.048％，Zn35.3％～35.76％，Cu余量。該發明的銅合金材料具有高強度、耐磨、耐腐蝕、延展性好、易加工、不易拉脫等優點，適合于制造高壓柱塞泵的核心零件如滑靴和配流盤。但是這種銅合金材料的導電性能不好，不適應于制作傳感器部件，尤其不適應于制作氣象領域的傳感器。

發明內容

為了解決上述存在的問題，本發明公開了一種傳感器用高強度銅合金材料及制造方法，其具體方案為：

該傳感器用高強度銅合金材料，其主要成分是銅元素，還包括鈦、鈹、鈷、鋁、鋅和磷，上述各組分在銅合金中的重量百分比例為：鈦0.2％～0.8％、鈹0.5％～1.0％、鈷0.4％～0.9％、鋁1.2％～2.2％、鋅4.0％～6.0％和磷0.7％～1.5％。