专利名称：一种电子材料用稀土铜合金的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电子材料用稀土铜合金，属于铜合金材料技术领域。
背景技术：
铜及其合金由于具有良好的导电导热、耐蚀、強度、疲劳以及易于制造等特点，在电子、电力、机械以及航天航空等领域得到了广泛的应用，成为重要的电气电子材料。随着近年来电气电子设备向小型化、轻量化发展，对于电气电子用材料的性能有了更高的性能要求，如具有好的强度、导电性、弯曲加工性、耐应カ松弛性、耐磨性、耐高温性能等。然而对于铜合金，高強度和高导电性、高強度和良好的弯曲加工性等是ー对相互矛盾的特性。因此迫切需要开发ー种新型的高性能铜合金材料。
目前世界各国都在积极开发综合性能优异的铜合金，也申请了许多专利，如US1658186,1778668，2185958，2137282，3027508，4466939，JP213847/83 等等。这些专利就Cu-Fe-P系、Cu-Ni-Si系及Cu-Cr-Zr系等合金成分，制备方法和对某ー特殊性能的改进提出的新的技术方案。中国专利申请号200810230786. 0，公开了ー种高弹性高导电无铍铜合金材料及加工エ艺，其Ni含量为7%、Si含量1.8%、211含量0.4%、1%含量0.3%，采用其所述的加工エ艺，其强度能够达到600 700MPa，导电率达到25 30% IACS0但是铜合金的强度和导电率都有待提闻。
发明内容
本发明的目的是提供一种强度和导电率高的电子材料用稀土铜合金。本发明的另ー目的是提供一种电子材料用稀土铜合金的制备方法。为了实现以上目的，本发明电子材料用稀土铜合金所采用的技术方案是ー种电子材料用稀土铜合金，是由以下重量百分比的组分制成镍0.9 5.0%、硅0. 15 1.7%、镁0. 01 0. 5%、锌0. 01 2%、稀土元素0. 02 0. 15%，余量为铜及不可避免的杂质，所述的稀土元素为铱、铱和铈、铱和镧、或者铱和铈和镧。本发明电子材料用稀土铜合金的优选方案为镍I. 8 4. 5%、娃0. 45 I. I %、镁0. 06 0. 11%、锌0. 06 0. 8%、稀土元素0. 05 0. 10 %，余量为铜及不可避免的杂质。所述Ni与Si的重量比为3 6 I。本发明的电子材料用稀土铜合金，加入的Ni、Si析出产生第二相Ni2Si产生强化效果，采用适当的Ni、Si含量保证合金在时效后，铜基体中残留较少的合金元素，使合金获得相对较高的导电性能；加入的Mg元素非常活泼，适量添加具有除氧、浄化熔体的作用，同时还能大幅提高材料的耐应カ松弛性能，但由于Mg在Cu中固溶度比较高,对导电性影响较大，且太多对材料的弯曲加工性影响较大，确定其添加量在0. 01 0. 5wt%的范围；加入的Zn有利于改善材料的弯曲加工性，同时还可以改善电子材料镀Sn的粘附性及耐电迁移性等，同时考虑其对材料导电性的影响，确定其添加量在0. 01 2wt%的范围；加入的稀土元素铱具有很好的活性，具有不同稀土元素的除残余氧、浄化熔体、利于精炼、除气和微合金化作用，还能够显著的提高镁和锌在铜合金中的作用，显著的提高改善合金的导电性、拉伸強度和抗高温软化性能，同时在加入铱的同时还可以加入铈和/或镧，提高除残余氧、浄化熔体、利于精炼、除气和微合金化的作用。本发明的电子材料用稀土铜合金是在是在传统的CuNiSi合金基础上，加入微量的镁、锌以及铱、铈、镧稀土元素，并调整了铜合金中各元素的百分含量，使微量稀土元素和镁、锌产生协同作用，同时改善铜合金的強度和导电性性能，抗拉强度达到550 900MPa、电导率达到35 79% IACS、延伸率达到5%以上，能较好地满足电子材料用铜合金的性能需求。本发明的电子材料用稀土铜合金可以采用常规方法制备，以下给出稀土铜合金的制备方法予以说明按照配方量取各组分进行配料，1200 1350°C熔炼形成铸锭；温度850 950°C的热锻，变形量70 85% ;850 1080°C的固溶处理0. 5 lh，轧制率在0 70%的中间冷轧；400 550°C的时效处理，以及轧制率在30 70%的冷轧变形；冷轧后 200 400°C的去应カ退火处理0. 5 I. 5h。
具体实施例方式实施例I本实施例的电子材料用稀土铜合金是由以下重量百分比的组分制成1. 8%镍、
0.45%硅、0. 06%镁、0. 06%锌、0. 05%铱，其余为铜和不可避免的杂质。本实施例的制备方法是按照上述重量百分比称取原料熔炼，在1250°C下进行熔炼，形成铸锭；对铸锭进行热锻，温度860°C，变形量70% ;在箱式电阻炉中进行900°C X Ih的固溶处理，而后进行变形量为60%的预冷轧。为了保证合金具有高的综合性能，进行多次的时效处理和冷轧变形相结合。本实施例的时效处理为三次，第一次时效温度为4500C X lh，冷轧变形量为50% ;第二次时效处理温度为430°C X 2h，冷轧变形量为60% ；第三次时效温度为400°C X 2. 5h。进行最终60%的冷轧变形处理，再经250°C X Ih的去应力退火处理。得到综合性能较好的稀土铜合金材料，其抗拉强度达到730MPa、电导率达到69% IACS、延伸率达到10%。实施例2本实施例的电子材料用稀土铜合金是由以下重量百分比的组分制成4. 8%镍、
1.4%硅、0. 3%镁、I. 5%锌、0. 06%铱、0. 06%铈，其余为铜和不可避免的杂质。本实施例的制备方法是按照上述重量百分比称取原料熔炼熔炼温度1350°C，形成铸锭；对铸锭热锻，温度880°C，变形量75%;进行930°C Xlh的固溶处理，而后进行变形量为40%的预冷轧。为了保证合金具有高的综合性能，进行多次的时效处理和冷轧变形相结合。本实施例的时效处理为三次，第一次时效温度为480°C X lh，冷轧变形量为40%;第二次时效处理温度为460°C X lh，冷轧变形量为40%;第三次时效温度为440°C X I. 2h。进行最终40%的冷轧变形，再经350°C X I. 5h的去应カ退火处理。其抗拉强度达到880MPa、电导率达到37% IACS、延伸率达到7. 5%。实施例3本实施例的电子材料用稀土铜合金是由以下重量百分比的组分制成1.0%镍、0. 18%硅、0. 04%镁、0. 03%锌、0. 02%铱、0. 02%镧，其余为铜和不可避免的杂质。本实施例的制备方法是按照上述重量百分比称取原料熔炼，熔炼温度1200°C，形成铸锭；对铸锭热锻，温度910°C，变形量80% ;进行860°C X0. 5h的固溶处理；而后进行变形量30%的预冷轧。对预冷轧材料进行三次时效和冷轧。第一次时效温度为5000C X0. 5h，冷轧变形量为40%;第二次时效温度为450°C X lh，冷轧变形量为60%;第三次时效温度为400°C X2h。对多次时效材料进行最終的60%冷轧变形，再经300°C X0. 5h的去应カ退火处理。即得到电子材料用铜合金材料，其抗拉强度达到720MPa、电导率达到78% IACS、延伸率达到12%。实施例4本实施例的电子材料用稀土铜合金是由以下重量百分比的组分制成2. 5%镍、
0.58%硅、0. 11%镁、0. 4%锌、0. 05%铱、0. 03%镧，其余为铜和不可避免的杂质。本实施例的制备方法是按照上述重量百分比称取原料熔炼，熔炼温度1250°C，形成铸锭；对铸锭热锻，温度900°C，变形量70% ;进行950°C X0. 5h固溶处理；而后进行变形量40%的预冷轧处理。对预冷轧材料进行三次时效和冷轧。第一次时效温度为4800C父111，冷轧变形量为40%;第ニ次时效温度为460でX lh，冷轧变形量为60%;第三次时效温度为440°C X lh。对多次时效材料进行最終的70%冷轧变形，再经250°C X Ih的去应カ退火处理。即得到电子材料用铜合金材料，其抗拉强度达到770MPa、电导率达到61%IACS、延伸率达到9%。实施例5本实施例的电子材料用稀土铜合金是由以下重量百分比的组分制成2. 5%镍、0. 56%硅、0. 08%镁、0. 4%锌、0. 03%铱、0. 04%铈，其余为铜和不可避免的杂质。本实施例的制备方法是按照上述重量百分比称取原料熔炼，熔炼温度1250°C，形成铸锭；对铸锭热锻，温度900°C，变形量80%;进行950°C Xlh固溶处理；而后进行变形量60%的预冷轧处理。对预冷轧材料进行两次时效和冷轧。第一次时效温度为4600C X I. 5h，变形量为50%的冷轧处理；第二次时效温度为440°C X2h。对多次时效的材料进行最終的50%冷轧变形，再经350°C Xlh的去应カ退火处理。即得到电子材料用铜合金材料，其抗拉强度达到710MPa、电导率达到58% IACS、延伸率达到10%。实施例6本实施例的电子材料用稀土铜合金是由以下重量百分比的组分制成3. 6%镍、0. 8%硅、0. 08%镁、0. 4%锌、0. 02%铱、0. 03%铈、0. 04%镧，其余为铜和不可避免的杂质。本实施例的制备方法是按照上述重量百分比称取原料熔炼，熔炼温度1300°C，形成铸锭；对铸锭热锻，温度930°C，变形量为80% ;进行980°C Xlh固溶处理；而后进行变形量为30%的预冷轧处理。对预冷轧材料进行三次时效和冷轧。第一次时效温度为4800C X2h，冷轧变形量为45%;第二次时效温度为460°C X I. 5h，冷轧变形量为50%;第三次时效温度为440°C Xlh。对多次时效材料进行最終的60%冷轧变形，再经400°C X0. 5h的去应カ退火处理。即得到电子材料用铜合金材料，其抗拉强度达到820MPa、电导率达到50% IACS、延伸率达到8%。实施例7本实施例的电子材料用稀土铜合金是由以下重量百分比的组分制成3. 6%镍、0.8%硅、0. 08%镁、0. 5%锌、0. 05%铱，其余为铜和不可避免的杂质。本实施例的制备方法是按照上述重量百分比称取原料熔炼，熔炼温度1300°C，形成铸锭；对铸锭热锻，温度910°C，变形量80%;进行960°C X Ih的固溶处理；而后进行变形量30%的预冷轧。对预冷轧材料进行两次时效和冷轧。第一次时效温度为520°C Xlh,冷轧变形量为40%;第二次时效温度为480°C Xlh。对多次时效材料进行最終的70%冷轧变形，再经250°C X Ih的去应カ退火处理。即得到电子材料用铜合金材料，其抗拉强度达到810MPa、电导率达到48% IACS、延伸率达到9. 5%。实施例8本实施例的电子材料用稀土铜合金是由以下重量百分比的组分制成4. 5%镍、 1.1%硅、0. 08%镁、0. 8%锌、0. 04%铱、0. 03%铈、0. 03%镧，其余为铜和不可避免的杂质。本实施例的制备方法是按照上述重量百分比称取原料熔炼，熔炼温度1350°C，形成铸锭；对铸锭热锻，温度930°C，变形量75% ;进行1050°C Xlh固溶处理；而后进行变形量25%的预冷轧处理。对预冷轧材料进行三次时效和冷轧。第一次时效温度为4900C X 2. 5h，冷轧变形量为35% ;第二次时效温度为470°C X lh，冷轧变形量为40% ;第三次时效温度为450°C Xlh。对多次时效材料进行最終的65%冷轧变形，再经400°C Xlh的去应カ退火处理。即得到电子材料用铜合金材料，其抗拉强度达到880MPa、电导率达到41% IACS、延伸率达到7%0对比例I本对比例的电子材料用稀土铜合金以及制备与实施例I相同，区别仅在于合金元素中不加入铱元素。最終得到的电子材料用稀土铜合金的抗拉强度为650MPa、电导率为65% IACS、延伸率为9%0对比例2本对比例的电子材料用稀土铜合金以及制备与实施例8相同，区别仅在于合金元素中不加入铱元素，同时将铈和镧的含量分别提高至0. 05%，保持总稀土含量不变。最終得到的电子材料用稀土铜合金的抗拉强度为800MPa、电导率为36% IACS、延伸率为6%。
权利要求
1.一种电子材料用稀土铜合金，其特征在干是由以下重量百分比的组分制成镍O.9 5. 0%、硅 O. 15 I. 7%、镁 O. Ol O. 5%、锌 O. 01 2%、稀土元素 O. 02 O. 15%，余量为铜及不可避免的杂质，所述的稀土元素为铱、铱和铈、铱和镧、或者铱和铈和镧。
2.根据权利要求I所述的电子材料用稀土铜合金，其特征在于是由以下重量百分比的组分制成镍I. 8 4.5%、硅O. 45 11 %、镁O. 06 O. 11 %、锌O. 06 0.8%、稀土元素O. 05 O. 10%,余量为铜及不可避免的杂质。
3.根据权利要求I或2所述的电子材料用稀土铜合金，其特征在于所述Ni与Si的重量比为3 6 I。
全文摘要
本发明公开了一种电子材料用稀土铜合金，是由以下重量百分比的组分制成镍0.9～5.0％、硅0.15～1.7％、镁0.01～0.5％、锌0.01～2％、稀土元素0.02～0.15％，余量为铜及不可避免的杂质，所述的稀土元素为铱、铱和铈、铱和镧、或者铱和铈和镧。本发明的电子材料用稀土铜合金是在是在传统的CuNiSi合金基础上，加入微量的镁、锌以及铱、铈、镧稀土元素，并调整了铜合金中各元素的百分含量，使微量稀土元素和镁、锌产生协同作用，同时改善铜合金的强度和导电性性能，抗拉强度达到550～900MPa、电导率达到35～79％IACS、延伸率达到5％以上，能较好地满足电子材料用铜合金的性能需求。
文档编号C22C9/06GK102851534SQ20121000609
公开日2013年1月2日 申请日期2012年1月10日 优先权日2012年1月10日
发明者贾淑果, 赵培峰, 宁向梅, 宋克兴, 田保红, 陈少华, 任凤章, 王俊峰 申请人:河南科技大学