[发明专利]一种高性能铜基合金材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于合金技术领域，主要涉及一种高性能铜基合金材料及其制备方法。尤其适用于大规模及超大规模集成电路用引线框架材料、电车及电力机车接触线、大型高速涡轮发电机的转子导条、大推力火箭发动机内衬等高强度高导电用高性能铜合金及其制备方法。

背景技术

随着电子工业的迅速发展，对引线框架等材料的综合性能提出了更高的要求，各个国家对其研发也日益重视。目前已开发出的高性能铜基合金材料主要有CuNiSi系、CuFeP系、CuCr系、CuCrZr系等，其主要生产国为日本、美国、德国、法国和英国，其中日本发展最快。

国内外专利文献涉及到的高性能铜基合金材料，多是有关CuCrZr和CuFeP合金材料，特别是有关CuCrZr系材料，而涉及CuNiSi方面的相对较少。如中国专利：“03149851.5”所述的铜合金含有1.0～3.5％的Ni，0.1～1.0％的Si，0.05～0.4％的混合稀土，余量为铜和不可避免的杂质，但其综合性能相对较低，其合金强度达到546～750MPa，导电率仅有44～59.5％IACS。另一专利“86102885”在CuNiSi的基础上加入Mg以提高其强度和抗松弛应力，其合金范围为Ni：2～4.8％，Si：0.2～1.4％，Mg：0.05～0.45％。日本在中国申请的专利“200510065789.X”涉及一种弯曲加工性优良、高强高导电子电机部件用铜合金，Ni含量为1.5～4.0％，Si含量为0.15～1.0％，同时含有0.01～1.0％的Zn、Mg、Sn及In中的一种以上，以着重改善合金的弯曲加工性，其强度达到800～900MPa，但其导电率仅有35～55％IACS。中国专利文献CN1477220A(专利申请号为03149851.5)也涉及CuNiSi系铜合金，其特点在于加入混合稀土，但是其综合性能相对较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种高性能铜基合金材料及其制备方法，进一步提高合金的抗高温软化性能，改善合金的综合性能，满足引线框架材料等对铜合金材料性能的要求。

本发明实现上述目的采取的技术方案是：该铜基合金材料含有重量百分比为1.0～4.0wt％镍、0.2～1.0wt％硅、0.01～0.15wt％锆，其余为铜和不可避免的杂质。

本发明实现上述铜基合金材料的制备方法主要包括如下步骤：

(1)将原料在1200～1350℃进行熔炼，熔融后注入铸模；

(2)合金的热锻：热锻温度为850～900℃，锻造变形量70～80％；

(3)合金的固溶处理：其固溶温度850～960℃，保温时间1～2h，然后进行水淬；

(4)合金的冷轧变形：冷轧变形量30～80％；

(5)合金的时效工艺：采用分级时效工艺，进行两次以上的时效处理和冷轧变形相结合，时效温度选用400～500℃，保温时间为2～6h，时效处理后的变形量为30～70％；

(6)合金的最终冷轧变形：变形量30～80％。

本发明所述的铜基合金材料是在传统的CuNiSi合金的基础上设计的，其重要特征之一在于利用微量合金元素Zr，以提高引线框架用铜合金的强度、导电性和抗高温软化性能，特别是抗高温软化性能；另一重要特征在于其抗拉强度、电导率、硬度、延伸率及软化温度等特性均能较好地满足引线框架材料等电子工业领域对铜合金材料性能的要求。