[发明专利]一种Cu-Fe-Cr-Mg电磁屏蔽材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种Cu‑Fe‑Cr‑Mg电磁屏蔽材料，包括以下质量百分数的组分：5％～15％的Fe，0.01％～0.5％的Cr，0.01％～0.5％的Mg，余量为Cu；还提供了上述Cu‑Fe‑Cr‑Mg电磁屏蔽材料的制备方法；氩气下熔炼避免了元素烧损和氧化；电磁搅拌使得Fe相被破碎，抑制了Fe相的偏析和大颗粒球形Fe相的形成，Fe相分布更加均匀；Mg减少了Fe在铜中的固溶度、气孔和缩孔；Cr溶解于Fe相中提升了Fe相的强度和热稳定性；成品合金的抗拉强度达到600～1050MPa，软化温度达到450℃以上，导电率达到55～70％IACS，电磁屏蔽效应达到80～170dB。

技术领域

本发明属于铜合金加工技术领域，具体涉及一种Cu-Fe-Cr-Mg电磁屏蔽材料及其制备方法。

背景技术

Cu-Fe合金是一种典型的亚稳态不混溶合金，它将继承构成其元素Cu的高导电和导热性以及Fe的高强度，电磁特性和耐磨性。因此，Cu-Fe系合金材料具备其他Cu合金材料不同的两点特性：一是吸收电波的功能，二是电磁波屏蔽效果。Cu-Fe合金的特性使其在电磁屏蔽室、5G手机散热板、屏蔽罩，无线充电线路板和手机卡套等方面具有广泛的应用前景。此外，与其他铜合金相比，Cu-Fe系合金还具备制造成本低、无毒制备、原材料储备丰富等优势。因此，在未来发展中Cu-Fe合金材料将在航空航天、电子信息、医疗器械等方面发挥重大作用。

然而，高铁含量的Cu-Fe合金在熔融状态下易发生液相分离而进入液相不混溶区，且Fe含量越高，越易发生液相分离。因此在凝固过程中，Fe相会发生枝晶偏析，分布不均匀等现象，Cu-Fe合金铸锭也易产生缩孔和气孔。此类缺陷严重制约了Cu-Fe合金后续的加工变形能力。优化铸造方式，改变铸造条件和添加变质剂能显著改善Cu-Fe系合金铸锭质量和Fe相的枝晶偏析行为，对推动Cu-Fe系合金材料的成材和使用具有重大经济效益。

发明内容

针对高Fe含量Cu-Fe合金中存在的Fe相枝晶偏析和Cu-Fe合金铸锭缩孔和气孔等问题，本发明的目的为通过合金化、结合电磁场条件下铸造改善合金铸锭质量，且结合形变热处理工艺制备Cu-Fe-Cr-Mg电磁屏蔽材料，提升合金综合性能。

为解决上述的技术问题，本发明提供的技术方案为：

一种Cu-Fe-Cr-Mg电磁屏蔽材料，包括以下质量百分数的组分：5％～15％的Fe，0.01％～0.5％的Cr，0.01％～0.5％的Mg，余量为Cu以及不可避免的杂质。

一种上述的Cu-Fe-Cr-Mg电磁屏蔽材料的制备方法，包括以下依次进行的步骤：

1)配料：按配比配料，原料采用纯铁、Cu-Cr中间合金、纯镁以及纯铜；

2)熔炼：在真空炉内进行熔炼，将配好的纯铜和纯铁放入真空炉内的熔炼坩埚中，将纯镁和Cu-Cr中间合金放到真空炉内的加料托盘上，然后关闭炉盖抽真空，抽真空完成后充入氩气保护，熔炼温度为1400℃～1450℃，保温温度为1330℃～1370℃，保温10min～20min后加入纯镁和Cu-Cr中间合金，然后再保温3min～5min；

3)铸造：在步骤2)中的真空炉内进行铸造，将铸造坩埚套设在电磁感应线圈中，然后开启电磁场控制开关进行电磁搅拌，将熔炼坩埚中的熔液倒入铸造坩埚中，铸造坩埚中的熔液降温冷却且同时被电磁搅拌，冷却凝固后得到成分均匀、无气孔的合金铸锭；

4)均匀化处理：将步骤3)制得的合金铸锭进行均匀化处理，均匀化处理温度为900℃～1000℃，均匀化处理时间为2h～5h，均匀化处理完成后进行铣面；

5)一次轧制：将步骤4)铣面处理完成后得到的产物进行一次轧制，总变形量为75％～85％；

6)一次中间退火：将步骤5)一次轧制完成后得到的产物进行一次中间退火，一次中间退火温度为450℃～550℃，一次中间退火时间为1h～3h；