[发明专利]一种高强度Cu-Ni-Si合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及铜合金材料技术领域，具体涉及一种高强度Cu-Ni-Si合金及其制备方法。

背景技术

Cu-Ni-Si系合金是一类应用较为广泛的高导电性能合金，目前广泛应用于大规模集成电路用引线框架、电车及电力机车接触线、电动工具换向器以及连铸机结晶器内衬等领域。随着目前全世界IT产业的不断发展，由芯片和引线框组成的集成电路在电子信息技术占据着核心的地位，从而对大规模集成电路用引线框架铜合金的性能提出了更高的要求。

中国专利2012年4月24日（公开号CN 102676876A）公开的高强高导铜合金材料及其制造方法，该发明在Cu-Ni-Si合金中添加Cr、Al、Be微量元素，变形时效处理得到的合金的抗拉强度和导电率偏低。中国专利2012年6月5日（公开号CN 102703754A）公开的一种Cu-Ni-Si基合金及其制备方法，该发明在Cu-Ni-Si合金中加入微量元素V，该合金导电率较高，但是其硬度偏低，且无强度数据。2012年3月14日申请的专利（公开号CN 103429771A）涉及一种弯曲加工性优异的Cu-Ni-Si合金条，其中Ni、Si含量分别为1.0～4.5%、0.2～1.0%，为保证合金的热加工性能，限制Si浓度不能超过1.0%，导致合金的强度和导电率偏低。

发明内容

本发明的目的是提供一种同时具有高强度、高导电率和良好弯曲加工性能的铜基合金。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案为：一种高强度Cu-Ni-Si合金，由以下重量百分比的组分组成：2.0～6.0%的Ni、0.5～1.5%的Si、0.5～1.0%的Ti、0.5～1.0%的Mn、0.5～1.0%的Ag，余量为铜和不可避免的杂质元素，且所述合金内部生成有Ni₂Si非氧化物增强相。

一种高强度Cu-Ni-Si合金的制备方法，包括以下步骤：（1）、将上述配比的原料置于压强为0.05MPa、氩气气氛的熔炼炉中熔炼至原料全部熔融形成熔液后，将温度为1100～1250℃的熔液浇铸到预热至100℃的锭模中成型铸锭；（2）、将步骤（1）制得的铸锭退火后，在850~950℃的温度区间内进行变形量为60%的热轧，热轧速率为0.01～0.1s^-1，将热轧得到的坯体置于热处理炉中，在950℃下保温2h后，水淬至坯体温度至室温；然后进行变形量为20~70%的预冷轧；（3）、将步骤（2）预冷轧之后的坯体在400～550℃的温度区间内进行0.25～10h的保温时效处理，然后进行变形量为20～80%的冷轧，制得高强度Cu-Ni-Si合金。

进一步的，本发明中步骤（1）原料的熔炼方法为：将高频真空熔炼炉抽真空至炉内压强为0.05Pa，充入氩气至炉内压强达到0.05MPa，加入所述配比的Cu、Ni和Si在100℃以下烤料15min，除去原料中的水分，防止后续熔炼过程中，原料出现崩裂现象；然后在1000℃以下熔炼10min，再分别以Ti-Cu、Mn-Cu、和Ag-Cu中间合金的形式加入Ti、Mn、Ag和剩余的Cu，然后在1200~1350℃的温度下熔炼至原料全部熔融形成熔液。本发明的原料在氩气气氛下熔炼，能够将微量合金元素的烧损量降至最低，而现有技术一般采用氮气气氛下熔炼，烧损量较大。

步骤（1）中，在对锭模进行预热的同时，需对锭模进行熏苯处理，以提高脱模时铸锭的表面质量。

本发明中，步骤（2）中退火工艺为：将步骤（1）制得的铸锭加热至950~990℃，保温2~4h。

本发明中，步骤（3）中时效和冷轧工艺为：将步骤（2）预冷轧之后的坯体在400～500℃的温度区间内进行0.25～6h的保温时效处理，然后进行变形量为40～80%的冷轧，冷轧速率为0.1s^-1。

更为具体的，步骤（3）中时效和冷轧工艺为：将步骤（2）预冷轧之后的坯体在400～500℃的温度区间内进行2～4h的保温时效处理，然后进行初次冷轧变形，冷轧速率控制为0.1 s^-1，将初次冷轧变形后的坯体在300～600℃的温度下，保温2～6h，然后再在420～500℃下的温度下，保温0.25～6h，再进行第二次冷轧变形，并使两次冷轧总变形量为步骤（2）预冷轧后坯体的40～80%。