[发明专利]高强导电抗高温软化Cu-Ni-Si系合金及制备方法

说明书

本发明公开了一种高强导电抗高温软化Cu‑Ni‑Si系合金及其制备方法，合金成分包括：Ni 2.1～3.2％、Si 0.5～0.8％、Mg 0.02～0.1％、M 0～0.2％、N 0～0.08％，其余为Cu和不可避免的杂质，其中M为Fe或Zn中的至少一种，N为Ti或P中的至少一种。本发明通过成分设计、制备工艺优化和组织精准调控，制备出Cu‑Ni‑Si系合金带材，带材的屈服强度为775～842Mpa，抗拉强度为792～873MPa，显微硬度为213～247HV，导电率为46.0～54.2％IACS，软化温度为518～559℃。本发明为高性能Cu‑Ni‑Si系合金材料的开发提供一种新思路。

技术领域

本发明属于铜合金技术领域，具体涉及一种高强导电抗高温软化Cu-Ni-Si系合金及制备方法。

背景技术

伴随着人民生活品质的提升以及电子通讯和消费电子产业的发展，相对于钢铁、铝合金等传统材料而言，价格较贵的铜合金越来越多的被使用，其中以集成电路引线框架、连接器用铜材为代表，使用量逐年递增。

集成电路引线框架方面，随着电子信息产品“轻薄短小”的发展趋势，集成电路正朝着高集成化及多功能化、线路的高密度化、封装的多样化和高性能化发展，对引线框架铜材的要求也将越来越高。当前主流引线框架铜材Cu-Fe-P系列的C19210和C19400等，正逐步向高强中导Cu-Ni-Si系合金转变。

连接器方面，伴随着新能源汽车、特高压充电、智能电器等领域的发展，所用电子元器件承担着大电流、高电压、高频率等苛刻条件，对连接器用铜材的强度、导电率、抗高温软化等性能的要求越来越高。传统黄铜、Cu-Sn-P系合金已经满足不了要求，而高强中导高弹性的Cu-Ni-Si系合金正在成为首选材料。

Cu-Ni-Si系列合金是时效强化型合金，因兼具高强度和适当的导电特性而倍受瞩目。Cu-Ni-Si系合金是通过Ni₂Si相析出而强化的，适当的Ni、Si元素比例才能保证合金时效后，基体中残留较少的合金元素，使合金获得较高的电导率的同时，具有较高的强度。

以C70250为代表的Cu-Ni-Si系合金产品，目前国内外的生产路线都较为成熟。国外以美国奥林黄铜、德国维兰德、日本同和金属、日本日矿金属、日本古河电工为代表，国内以洛阳铜加工、宁波兴业、博威合金为代表。大多数厂家的C70250产品性能范围如下：强度650～750MPa、导电率40～50％IACS、软化温度400～500℃。

目前以C70250为代表的Cu-Ni-Si系合金产品基本能满足引线框架和连接器用铜材的要求。然而为了满足产品升级换代的需求，对引线框架和连接器用Cu-Ni-Si系合金的性能提出了更高的要求，新型Cu-Ni-Si系合金性能要求：强度＞800MPa、导电率＞50％IACS、软化温度＞500℃。

通过添加Co元素，开发出Cu-Ni-Co-Si系合金，即C70350合金。其强度大于900MPa，导电率约50％IACS、软化温度大于500℃，综合性能较为突出，一度认为是Cu-Ni-Si系合金的发展方向。然而，一方面Co元素作为一种战略资源，价格昂贵。另一方面，在电子产品中Co元素的回收再利用也较为困难。因此，很多种类的引线框架和连接器产品都严格限制Co元素的使用。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明开发一种综合性能优异的高强导电抗高温软化Cu-Ni-Si系合金材料及其制备方法，为下一代高性能Cu-Ni-Si系合金的发展提供一种思路。

本发明采用以下技术方案：

一种高强导电抗高温软化Cu-Ni-Si系合金，其特征在于，所述合金的组分及其质量百分含量为：Ni 2.1～3.2％、Si 0.5～0.8％、Mg 0.02～0.1％、M 0～0.2％、N 0～0.08％，其余为Cu和不可避免的杂质，其中M为Fe或Zn中的至少一种，N为Ti或P中的至少一种。