[發明專利]一種時效增強型CuNiSi合金的制備方法

有效

• 申請號: 201710797709.2
• 申請日: 2017-09-06
• 公開（公告）號: CN107630150B
• 公開（公告）日: 2019-08-20
• 發明（設計）人: 肖鵬;劉笛;姜伊輝;鄒俊濤;梁淑華
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: C22C9/06
• 分類號: C22C9/06;C22C1/02;C22C1/04;C22C1/10
• 代理公司: 北京國昊天誠知識產權代理有限公司 11315
• 代理人: 楊洲

本發明公開了一種時效增強型CuNiSi合金的制備方法，使用氮氣作為保護氣分進行真空感應熔煉合金，然后使用限制式噴嘴進行霧化制粉，選擇霧化后一定粒徑的合金粉末進行氣氛保護熱壓燒結處理和低溫時效處理得到CuNiSi合金。本發明的CuNiSi材料制備方法與傳統鑄造法相比具有晶粒細小、組織均勻、宏觀偏析小的的優勢，通過快冷的方式將更多的合金元素均勻的分散到基體內，經過后續的熱壓燒結和時效處理得到的尺寸小，數量多的納米析出相，晶界網狀析出相數量減少，有效提高合金的導電性，可用于航空航天高性能導電彈性器件，如引線框架和導電彈簧墊片等方面。

技術領域

本發明屬于金屬基復合材料技術領域，涉及一種時效增強型CuNiSi合金及其制備方法。

背景技術

銅鎳硅合金屬于析出強化型合金，廣泛用作引線框架材料。隨著集成電路芯片向高度集中化、高密度封裝方向發展，對引線框架材料提出了更高的要求。傳統制備銅鎳硅合金的方法為鑄造法，具體過程包括熔煉-固溶-時效-冷變形-二次時效等過程，過程復雜，且熔煉過程合金元素的宏觀偏析嚴重，晶粒粗大，由于合金元素的固溶使得合金導電率下降嚴重。目前制備CuNiSi合金的方法和性能研究雖取得了不少進展，但是主要通過變形處理來細化晶粒，合金整體塑韌性差。

發明內容

本發明的目的在于提供一種時效析出強化類型CuNiSi合金的制備方法，解決合金晶粒尺寸大、成分偏析嚴重的問題，保證合金具有均勻的組織，具有較好的塑韌性和導電性。

為實現上述目的，本發明所采用以下技術方案：

一種時效增強型CuNiSi合金的制備方法，包括如下步驟：

步驟1、材料準備，稱取一定質量比例的銅塊、鎳塊和硅粒并進行表面預處理；

步驟2、合金熔煉，將準備好的銅塊、鎳塊和硅粒置于石墨坩堝內，在氮氣保護氣氛下進行中頻感應熔煉；

步驟3、霧化制粉，將霧化氣壓力調整到一定值，確定噴嘴直徑，然后進行氣霧化吹粉，霧化完成后冷卻10-15min后開爐取粉，以保證制備的合金粉末不被氧化；

步驟4、熱壓燒結，將霧化后的合金粉末進行不同粒徑的篩分稱重，選取一定粒徑的的合金粉末進行后續熱壓燒結處理；

步驟5、時效處理，將得到的燒結試樣在管式爐中進行氣氛保護時效處理，得到細晶粒的CuNiSi合金。

作為本案發明進一步的方案，所述步驟1表面預處理是將銅塊、鎳塊和硅粒放在超聲波清洗機里清洗9-10min。

作為本案發明進一步的方案，所述步驟1材料準備階段中Cu:Ni:Si的質量比為(94～96)：(3.3～5.0)：(0.7～1.0)，鎳的燒損量為2-4％，硅的燒損量為6-8％。

作為本案發明進一步的方案，步驟2中使用三級真空系統進行抽真空，待真空度達到5-9×10^-3Pa后充入氮氣至0.02-0.1MPa，使用真空感應熔爐進行加熱，加熱電源為中頻感應電源，加熱速率約為1-2℃/s，熔化過熱度為150-200℃，在該溫度下保溫5-8min。

作為本案發明進一步的方案，步驟3中制粉過程采用限制式噴嘴氣霧化，霧化壓力為4-6MPa，霧化噴嘴直徑為3-5mm，霧化氣體為氮氣，霧化過程約為8-15s。

作為本案發明進一步的方案，所述步驟4中熱壓燒結前對合金粉末進行不同粒徑篩分處理，得到小于150um合金粉末收粉率在30-50％，50-75um合金粉末比重最大；使用氮氣作為保護氣分進行燒結，燒結溫度為880-930℃，燒結壓力為28-30MPa，燒結時間為60-70min。

作為本案發明進一步的方案，所述步驟5時效處理在管式爐內進行，使用氬氣作為保護氣氛，時效時間為3.5-4.4h，時效溫度為440-460℃。