[发明专利]一种高性能Cu-Ni-Si合金板带材及其生产工艺

说明书

本发明公开了一种新型高性能Cu‑Ni‑Si合金板带材及其生产工艺，属于有色金属带材制备技术领域。所述Cu‑Ni‑Si合金具有纤维状以及纳米球状的Ni₂Si相。在制备过程中，直径超过25mm铸杆经过固溶时效处理，可直接在连续挤压机上制备成板材。根据带材厚度的需求，对板材进行冷轧，生产效率高。后期通过冷处理工艺，使残留在基体中的Ni，Si元素析出耗尽，提升板带材的综合力学性能以及电导率。所制得的Cu‑Ni‑Si合金板带材具有高强，高导以及高抗应力松弛率。其抗拉强度大于900MPa，导电率在45％IACS以上，在200℃持续加载(400MPa)100小时应力松弛率在10％以下。

技术领域

本发明属于有色金属带材制备技术领域，尤其涉及一种新型高性能Cu-Ni-Si合金板带材及其生产工艺。

背景技术

随着电子电路向大规模集成化发展，引线框架材料对强度和导电性有了更高的要求。Cu-Ni-Si是一种典型的沉淀硬化合金，通过适当的轧制热处理制度可获得高强高导铜合金板带材(如CN201710960247.1、CN201610872819.6、CN201710480397.2、CN201810183161.7等)。但其工艺复杂，生产效率较低。

连续挤压技术可使铸造Cu-Ni-Si杆材直接成形为板材，生产效率高，且绿色环保。在此基础上，在上游连铸工序中，通过加入Mg，Co，Ag，Cr等合金元素可进一步提升合金的力学性能及电导性(如CN111621668A，CN107159739A，CN108359835A等)。但受限于Cu-Ni-Si合金在连续挤压过程中的难成型性，铸杆直径以及成形板材的尺寸均受到制约，降低了生产效率。大连康丰公司研发的大型连续挤压机(如CN107020306A，CN107020306B，CN107030134A等)也面临相同问题。

同时，上述工艺开发出来的Cu-Ni-Si板材均是以纳米球(盘)状Ni₂Si相作为强化相。在后续使用过程中，Ni₂Si相发生长大，而未析出的Ni，Si元素会在晶界以不连续析出(Ni₂Si呈胞状)的方式继续析出，造成强度的大幅下降。

发明内容

本发明提供了一种新型高性能Cu-Ni-Si合金板带材及其连续挤压生产工艺，解决连续挤压过程大尺寸直径Cu-Ni-Si杆料难成形及后期由于Ni₂Si相不连续析出所造成使用强度下降的问题。

鉴于现有技术所存在的上述问题和技术发展的需要，本发明旨在提供一种具有高强、高导以及高稳定性能的Cu-Ni-Si合金板带材及其高效率生产工艺。

一种新型高性能Cu-Ni-Si合金板带材，其特征在于：

所述Cu-Ni-Si合金板带材中，Ni₂Si相有纤维状，盘状以及球状三种形态；纤维状的Ni₂Si具有相同取向。

一种新型高性能Cu-Ni-Si合金板带材的生产工艺，包括如下步骤：

(1)固溶处理：将Cu-Ni-Si合金杆材置于真空保温炉或气氛保护炉中进行固溶处理，随后将Cu-Ni-Si合金杆材置于水中淬火；

(2)时效处理：将固溶处理后的Cu-Ni-Si合金杆材在真空保温炉或气氛保护炉中，于400-650℃时效处理3-100小时；优选的，时效处理的温度为400-650℃，时间为3-50小时；进一步优选的，时效处理的最佳温度为550℃，时间为10小时(关键工艺步骤)。