专利名称：一种有效控制Cu-Cr-Zr合金板材织构分布的制备工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及合金板材制备过程中织构的控制方法，尤其涉及一种有效 控制Cu-Cr-Zr合金板材织构分布的制备工艺，属于有色金属加工技术领 域。
背景技术：
引线框架是集成电路产品的重要组成部分，主要功能是为芯片提供机 械支撑，并作为导电介质连接集成电路外部电路，传送电信号，并与封装 材料一起向外散发芯片工作时产生的热量。随着电子封装向着轻、薄、短、 小的方向发展，引线框架也向着多引线、小间距的方向发展。因此，对引 线框架的材料的要求越来越高，需具有良好的冲压性能。
Cu-Cr-Zr系合金具有高强度、高导电率的特点，是一种性能优良的引 线框架材料，被认为是第三代引线框架材料的代表，具有广泛的应用前景。 引线框架的制备， 一般采用两种方法冲压法和蚀刻法。目前，引线框架 板带最薄达到0.08mm 0.1mm。对于此种厚度，如果板带各向异性十分明 显，将严重影响到材料的冲裁性能和化学蚀刻性能。合金中织构类型和分 布是决定材料各向异性的主要因素。合金中织构锐度和种类不同，影响到 板材在冲制时的扭曲程度以及板材化学蚀刻时不同方向的蚀刻速度。
如何通过控制工艺，达到板材织构的合理分布，降低织构对材料冲制 性能的不利影响，显得十分重要。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种有效控制
Cu-Cr-Zr合金板材织构分布的制备工艺，旨在有效减弱板材的各向异性， 使板材织构更加合理分布。
本发明的目的通过以下技术方案来实现
一种有效控制Cu-Cr-Zr合金板材织构分布的制备工艺，特点是包括 以下步骤——
① 熔铸将主原料及辅原料投入感应炉中，在气体保护条件下进行熔
铸，得到铸锭；
② 铸锭热轧将铸锭在500。C 100(TC加热10min 120min后，进行 热轧；
③ 热轧板固溶将热轧后的板材进行固溶，固溶温度为600°C 1200 。C，时间10min 100min;
④ 板材表面打磨将固溶处理后的板材进行表面打磨，清洗表面；
⑤ 冷轧将打磨洗面后的板材进行冷轧，冷轧最终变形量为50% 99%;
时效将冷轧后的板材在气体保护条件下进行时效处理，保护气体
为惰性气体或氮气，时效温度为40(TC 50(TC，时效加热时间为2h 6h， 获得Cu-Cr-Zr合金板材。
进一步地，上述的一种有效控制Cu-Cr-Zr合金板材织构分布的制备工 艺，其特征在于步骤①将主原料及辅原料投入非真空中频感应炉中，在 惰性气体保护条件下进行熔铸，浇铸温度控制在80(TC 150(TC 。
更进一步地，上述的一种有效控制Cu-Cr-Zr合金板材织构分布的制备 工艺，其特征在于所述的主原料为电解铜，辅原料为铜铬中间合金、锆 丝及稀土。
本发明技术方案突出的实质性特点和显著的进步主要体现在 本发明采用非真空熔炼技术熔炼铸锭，合理的轧制道次及道次压下 量，保证合适的冷轧变形量，在理想的时效温度下时效后获得均匀分布的织构，减弱了板材的各向异性；创造了良好的经济效益，应用前景尤为看 好。
下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明 图l:本发明的工艺流程示意图2:时效温度400°C 500°C、时效加热时间2h 6h板材的织构分 布图3:时效温度300°C 480°C、时效加热时间2h 6h板材的织构分 布图4:时效温度42(TC 550。C、时效加热时间2h 6h板材的织构分 布图。
具体实施例方式
合金板材织构的影响因素很多，如微合金元素、冷轧的变形量、时效 工艺等，在制定工艺时综合考虑影响因素。板材中各种织构类型分布越均 匀，表明板材中各向异性越弱，因此，本发明制定了一种能获得织构分布 均匀Cu-Cr-Zr板材的制备工艺，采用非真空熔炼方式制得铸锭，通过合理 的热轧、冷轧，设定合适的时效温度，使后续热处理获得合理的织构。
通过非真空熔炼技术，采用气体保护熔炼，在非真空的状态下，获得 成分均勻的Cu-Cr-Zr铸锭，其合金元素的烧损量为Cr《5%， Zr《10%， Cu-Cr-Zr合金的主体成分是Cu，含量为50 99%， &含量为0 40%， Zr含量为0 30%。
如图1所示，制备Cu-Cr-Zr合金板材的工艺是首先将电解铜、铜铬 中间合金、锆丝及稀土投入非真空中频感应炉中，在惰性气体保护条件下 进行熔铸，浇铸温度控制在800°C 1500°C，得到铸锭；然后，将铸锭在 500。C 1000。C加热10min 120min后，进行热轧；热轧后的板材进行固
溶处理，固溶温度为600°C 1200°C，时间10min 100min;继而，将固 溶处理后的板材进行表面打磨，清洗表面；再将打磨洗面后的板材进行冷 轧，冷轧最终变形量为50% 99%，冷轧过程中不需要进行中间退火；最 后，将冷轧后的板材在气体保护条件下进行时效处理，保护气体为惰性气 体或氮气，时效温度为40(TC 500。C，时效加热时间为2h 6h，获得 Cu-Cr-Zr合金板材。 实施例l
首先，将电解铜放入中频感应炉中，通入惰性保护气体，打开感应加 热装置，对电解铜加热，待电解铜加热熔化加入铜铬中间合金，加热8分 钟，待温度至120(TC以上，加入稀土、锆丝，加热3 4分钟；停止加热，浇铸。
然后，将铸锭冒口处切除，在50(TC 95(TC温度下加热50min 120min，加热完毕后对铸锭进行热轧；
热轧后进行固溶处理，固溶温度为60(TC 90(TC，时间为100min; 再将固溶后的板材进行打磨、清洗表面，并进行冷轧，冷轧变形量为
99%;
最后，进行时效处理，时效温度为440°C 500°C、加热时间为2h 4h，时效过程中通入氮气进行保护。
对最终板材进行织构测试，该工艺下板材中的织构主要的组分为铜织 构(Copper{011}<211> )、黄铜织构(Brass{112}<lll> ) 、 S织构 (S{123}<634>)、立方织构({100}<001>)以及{111}面织构，织构的分 布比较均匀。
对最终板材进行性能检测抗拉强度(Jb》590MPa，延伸率S》6%， 导电率X>76IACS%。测量该状态下板材不同方向上的力学性能，得出的 结果表明在板材0。(以与轧向平行方向为0。)和45。方向上，抗拉强度相 差比例为3% 5%，延伸率相差比例为12% 16%，导电率相差比例为
3% 4% 。 实施例2
首先，将电解铜放入中频感应炉中，通入惰性保护气体，打开感应加 热装置，对电解铜加热，待电解铜加热熔化加入铜铬中间合金，加热12 分钟，待温度至130(TC以上，加入稀土、锆丝，加热4 6分钟；停止加 热，浇铸。
然后，将铸锭冒口处切除，在60(TC 100(TC温度下加热10min 50min，加热完毕后对铸锭进行热轧；
热轧后进行固溶处理，固溶温度为750。C 120(TC，时间为10min; 再将固溶后的板材进行打磨、清洗表面，并进行冷轧，冷轧变形量为50%;
最后，进行时效处理，时效温度为400°C 460°C、加热时间为3h 5h，时效过程中通入氮气进行保护。
对最终板材进行织构测试，该工艺下板材中的织构主要的组分为铜织 构(Copper{011}<211> )、黄铜织构(Brass{112}<lll> ) 、 S织构 (S{123}<634>)、立方织构({100}<001>)以及{111}面织构，织构的分 布比较均匀。
对最终板材进行性能检测抗拉强度cib^565MPa，延伸率S>8%， 导电率X>80IACS%。测量该状态下板材不同方向上的力学性能，得出的 结果表明在板材O。(以与轧向平行方向为0。)和45。方向上，抗拉强度相 差比例为2% 3%，延伸率相差比例为10% 13%，导电率相差比例为 1% 3% 。
实施例3
首先，将电解铜放入中频感应炉中，通入惰性保护气体，打开感应加 热装置，对电解铜加热，待电解铜加热熔化加入铜铬中间合金，加热10 分钟，待温度至120(TC以上，加入稀土、锆丝，加热3 5分钟；停止加
热，浇铸。
然后，将铸锭冒口处切除，在70(TC 95(rC温度下加热30min 60min， 加热完毕后对铸锭进行热轧；
热轧后进行固溶处理，固溶温度为800°C 1000°C，时间为30min;
再将固溶后的板材进行打磨、清洗表面，并进行冷轧，冷轧变形量为 95%;
最后，进行时效处理，时效温度为400°C 500°C、加热时间为2h 6h，时效过程中通入氮气进行保护。
对最终板材进行织构测试，材料的织构分布用取向分布图(ODF)表 示，结果如图2所示。发现该工艺下板材中的织构主要的组分为铜织构 (Copper{011}<211> )、 黄铜织构(Brass{112}<lll> ) 、 S织构 (S{123}<634>)、立方织构({100}<001>)以及{111}面织构，从ODF图 的整体分布看，织构的分布比较均匀。
对最终板材进行性能检测抗拉强度(Jb》582MPa，延伸率S>7%， 导电率X》77IACS%。测量该状态下板材不同方向上的力学性能，得出的 结果表明在板材O。(以与轧向平行方向为0。)和45。方向上，抗拉强度相 差比例为3% 4%，延伸率相差比例为15% 17%，导电率相差比例为 2% 3% 。
比较例1
首先，将电解铜放入中频感应炉中，通入惰性保护气体，打开感应加 热装置，对电解铜加热，待电解铜加热熔化加入铜铬中间合金，加热10 分钟，待温度至120(TC以上，加入稀土、锆丝，加热3 5分钟；停止加 热，浇铸。
然后，将铸锭冒口处切除，在700。C 95(TC温度下加热30min 60min， 加热完毕后对铸锭进行热轧；
热轧后进行固溶处理，固溶温度为800°C 1000°C，时间为30min;
再将固溶后的板材进行打磨、清洗表面，并进行冷轧，冷轧变形量为 95%;
最后，进行时效处理，时效温度为300°C 480°C、加热时间为2h 6h，时效过程中通入氮气进行保护。
对最终板材进行织构测试，材料的织构分布用取向分布图(ODF)表 示，结果如图3所示。
对最终板材进行性能检测抗拉强度Ob^600MPa，延伸率5>5%， 导电率人》72IACS。/。，性能在板材0。(以与轧向平行方向为0°)和45。方 向上，抗拉强度相差比例为10% 12%，延伸率相差比例为20% 30%， 导电率相差比例为6% 9% 。
比较例2
首先，将电解铜放入中频感应炉中，通入惰性保护气体，打开感应加 热装置，对电解铜加热，待电解铜加热熔化加入铜铬中间合金，加热10 分钟，待温度至120(TC以上，加入稀土、锆丝，加热3 5分钟；停止加 热，浇铸。
然后，将铸锭冒口处切除，在700°C 950°C温度下加热30min 60min， 加热完毕后对铸锭进行热轧；
热轧后进行固溶处理，固溶温度为80(rC 100(TC，时间为30min; 再将固溶后的板材进行打磨、清洗表面，并进行冷轧，冷轧变形量为
95%;
最后，进行时效处理，时效温度为420°C 550°C、加热时间为2h 6h，时效过程中通入氮气进行保护。
对最终板材进行织构测试，材料的织构分布用取向分布图(ODF)表 示，结果如图4所示。
对最终板材进行性能检测抗拉强度cib》560MPa，延伸率S>6°/。， 导电率X^78IACSM，性能在板材0。(以与轧向平行方向为0°)和45。方
向上，抗拉强度相差比例为7% 10%，延伸率相差比例为15% 20%， 导电率相差比例为3% 5% 。
可见，图2和图3分别是时效温度为300。C 480。C和420。C 550。C、 时效加热时间为2h 6h的板材织构分析后的ODF图片，图中显示两种制 度下织构的主要类型并没有太大的变化，但是其织构的弥散分布程度不 够，比较集中，图2中织构的强度明显比图3中织构强度大，不利于获得 相对各向同性的材料。
综上所述，本发明采用非真空熔炼技术熔炼铸锭，合理的轧制道次及 道次压下量，保证合适的冷轧变形量，在理想的时效温度下时效后获得均 匀分布的织构，板材性能伪各向同性；值得在业内广泛推广，前景十分看 好。
以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限 制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利 保护范围之内。
权利要求
1. 一种有效控制Cu-Cr-Zr合金板材织构分布的制备工艺，其特征在于具体包括以下步骤——①熔铸将主原料及辅原料投入感应炉中，在气体保护条件下进行熔铸，得到铸锭；②铸锭热轧将铸锭在500℃～1000℃加热10min～120min后，进行热轧；③热轧板固溶将热轧后的板材进行固溶，固溶温度为600℃～1200℃，时间10min～100min；④板材表面打磨将固溶处理后的板材进行表面打磨，清洗表面；⑤冷轧将打磨清洗后的板材进行冷轧，冷轧最终变形量为50％～99％；⑥时效将冷轧后的板材在气体保护条件下进行时效处理，保护气体为惰性气体或氮气，时效温度为400℃～500℃，时效加热时间为2h～6h，获得Cu-Cr-Zr合金板材。
2. 根据权利要求1所述的一种有效控制Cu-Cr-Zr合金板材织构分布 的制备工艺，其特征在于步骤①将主原料及辅原料投入非真空中频感应 炉中，在惰性气体保护条件下进行熔铸，浇铸温度控制在80(TC 150(rC。
3. 根据权利要求1或2所述的一种有效控制Cu-Cr-Zr合金板材织构 分布的制备工艺，其特征在于所述的主原料为电解铜，辅原料为铜铬中 间合金、锆丝及稀土。
全文摘要
本发明提供一种有效控制Cu-Cr-Zr合金板材织构分布的制备工艺，首先将主原料及辅原料投入感应炉中，在气体保护条件下进行熔铸；然后将铸锭在500℃～1000℃加热10min～120min后进行热轧；热轧后的板材进行固溶，固溶温度为600℃～1200℃，时间10min～100min；固溶处理后的板材进行表面打磨清洗，再进行冷轧，冷轧最终变形量为50％～99％；最后将冷轧后的板材在气体保护条件下进行时效处理，时效温度400℃～500℃，时效加热时间2h～6h，获得Cu-Cr-Zr合金板材。合金板材织构分布非常均匀合理，值得在业内推广应用。
文档编号C22F1/08GK101376955SQ20081015623
公开日2009年3月4日 申请日期2008年9月25日 优先权日2008年9月25日
发明者向朝建, 慕思国, 曹兴民, 朱永兵, 李华清, 杨春秀, 汤玉琼, 郭富安, 陈忠平 申请人:苏州有色金属研究院有限公司