专利名称：一种高强度高导电铜基合金及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种高强度高导电铜基合金及其制备方法。
背景技术：
目前铜基引线框架材料主要是采用复杂合金化原则，在牺牲导电率的前提下，提高合金的强度和综合性能。目前，国内外开发的引线框架用铜合金已有百余种，按材料的性能基本可分为高导电型、中导电中强度型、低导电中强度型和高强度型。目前大量使用的只有 C19210、C1220 和 C19400 三种。其中 Cu-Fe-P 系的 C19210 (Cu-0.1Fe-0.03P)是最具代表性的高导电材料之一，其导电率约为85%IACS，强度约400MPa，硬度HV120左右。但是这些材料都在强度和导电率上不能兼顾，从而限制了各自的应用领域。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种高强度高导电铜基合金，该铜基合金能同时具有高强度和高导导电率；本发明的目的之二是提供一种上述铜基合金的制备方法。一种高强度高导电铜基合金，其特别之处在于，按重量百分比计组成为:0.008
0.045%Ζη，0.005 0.05%Sn，0.005 0.04%Ni，余量为 Cu。一种高强度高导电铜基合金，其特别之处在于，按重量百分比计组成为:0.05
0.15%Fe，0.015 0.06%Ρ，0.008 0.045%Ζη，0.005 0.05%Sn，0.005 0.04%Ni，其它杂质元素的总含量不大于0.2%，余量为Cu。—种高强度高导电铜基合金的制备方法，其特别之处在于，包括如下步骤:(I)配料:将阴极铜、铜铁中间合金、铜磷中间合金、电解镍、锌、锡按照一定的比例配比，保证合金成分范围如下:0.05 0.15%Fe，0.015 0.06%Ρ，0.008 0.045%Ζη,
0.005 0.05%Sn，0.005 0.04%Ni，其他杂质元素的总含量不大于0.2%，余量为Cu ；(2)熔炼:将配好的阴极铜、铜铁中间合金、铜磷中间合金、电解镍、锌、锡分别装入中频真空感应电炉进行熔炼，其中熔化时间为20 40min，保温5 20min，熔炼温度控制在1240 1320°C之间；(3)铸造:采用液压半连续铸造，埋管浇注，铸锭规格为板坯锭，铸造时控制温度1280±40°C，铸造速度 40-80mm/min，冷却水流量 8_12m3/h ；(4)热加工:坯锭在箱式电阻炉中加热，控制温度在850 925°C，保温6 8小时，然后进行热轧，轧制终了进行在线固溶处理；(5)冷加工:将在线固溶处理后的物料进行表面机加工处理，除去坯料表面的氧化层，然后进行冷轧，单个轧制的加工率为50 95%,之后再进行退火或冷加工；
(6)时效处理:将轧至成品厚度的物料进行时效处理，时效温度为400 600°C，等到温后将装炉，再次到温时开始计时，保温90 300min，出炉后在空气中自然冷却。本发明提供了一种高强度、高导电率的铜基合金，能同时具有高的强度和导电率。其原理是以铜合金为基础，添加镍、锌、锡三种元素，添加元素中，铁元素能够有细化晶粒、延缓再结晶过程，提高强度与硬度作用；磷元素能够加速固溶体分解，生成分布于晶界的易熔物，降低合金的热硬性，提高切削加工能力；锌元素能够提高合金的流动性，缩小结晶温度区间，减轻逆偏析；锡元素能够延迟过饱和固溶体分解，显著抑制晶界的不连续沉淀，防止过时效；镍元素能够提高合金的时效硬化效果。熔炼后这几种元素在铜基体中形成复杂的有序的复合结构，经时效后，极大的提高了 C19210合金的硬度和导电率。
具体实施例方式实施例1:1、按照配比方式，将3937.5公斤标准阴极铜(根据新国标GB/T467—1997阴极铜)、45.5公斤CuFelO铜铁中间合金、12.2公斤CuP12铜磷中间合金、0.6公斤Ni9950电解镍、2.72公斤H62黄铜、1.04公斤Sn99.95A纯锡配好，放入熔炼炉中进行熔化，其熔化温度为 1280±10°C，保温时间 20min。2、将保温好的铜液采用液压半连续铸造，埋管浇注，浇铸成210 X 430 X 4500mm的板坯锭，铸造时控制温度1280±40°C，铸造速度60mm/min，冷却水流量12m3/h。3、将铸造出的铸锭放入步进式加热炉中加热，温度为880±10°C，保温时间为8小时。然后出炉热轧至15mm厚,进行在线淬火处理。4、在带坯铣面机上铣掉物料表面的氧化层，在粗轧机上轧至5mm厚，单个轧程的加工率为64%，然后进行中间退火。退火温度为450°C，物料随炉升温，到温后开始计时，保温10小时后出炉冷却。5、中间退火后，进行表面处理。表面处理。其工艺条件为:DC_362脱脂剂浓度:
0.2% 5% ;浓硫酸浓度:5 10% JDS-8铜抗氧化剂浓度:0.5 2%。表面处理后直接轧至成品厚度0.381mm，加工率·为92%。6、将轧至成品厚度的物料进行时效处理。时效温度为550°C。等炉温升至550°C稳定后将物料装炉，等温度再到550°C时开始计时，保温210min，出炉后在空气中自然冷却。检测其化学成分，结果如表1-1。导电率、抗拉强度、硬度等性能指标如表1-2。实施例2:1、按照配比方式，将3899.7公斤标准阴极铜、87.3公斤CuFe5铜铁中间合金、8.3公斤CuP14铜磷中间合金、0.6公斤Ni9990电解镍、3.1公斤H62黄铜、1.0公斤Sn99.95AA纯锡配好，放入熔炼炉中进行熔化，其熔化温度为1280±10°C，保温时间20min。2、将保温好的铜液采用液压半连续铸造，埋管浇注，浇铸成210 X 430 X 4500mm的板坯锭，铸造时控制温度1280±40°C，铸造速度60mm/min。3、将铸造出的铸锭放入步进式加热炉中加热，温度为880±10°C，保温时间为8小时。然后出炉热轧至15mm厚,进行在线淬火处理。4、在带坯铣面机上铣掉物料表面的氧化层，在粗轧机上轧至5mm厚，单个轧程的加工率为64%，然后进行中间退火。退火温度为450°C，物料随炉升温，到温后开始计时，保温10小时后出炉冷却。5、中间退火后，进行表面处理。表面处理。其工艺条件为:DC_362脱脂剂浓度:0.2% 5% ;浓硫酸浓度:5 10% JDS-8铜抗氧化剂浓度:0.5 2%。表面处理后直接轧至成品厚度0.5mm，加工率为90%。6、将轧至成品厚度的物料进行时效处理。时效温度为550°C。等炉温升至550°C稳定后将物料装炉，等温度再到550°C时开始计时，保温210min，出炉后在空气中自然冷却。检测其化学成分，结果如表2-1。导电率、抗拉强度、硬度等性能指标如表2-2。表1-1成分检测
权利要求
1.一种高强度高导电铜基合金，其特征在于，按重量百分比计组成为:0.008 0.045%Ζη，0.005 0.05%Sn，0.005 0.04%Ni，余量为 Cu。
2.一种高强度高导电铜基合金，其特征在于，按重量百分比计组成为:0.05 0.15%Fe，0.015 0.06%Ρ，0.008 0.045%Ζη，0.005 0.05%Sn，0.005 0.04%Ni，其它杂质元素的总含量不大于0.2%，余量为Cu。
3.一种高强度高导电铜基合金的制备方法，其特征在于，包括如下步骤: (O配料:将阴极铜、铜铁中间合金、铜磷中间合金、电解镍、锌、锡按照一定的比例配比，保证合金成分范围如下:0.05 0.15%Fe，0.015 0.06%Ρ，`0.008 0.045%Ζη，0.005 `0.05%Sn，0.005 0.04%Ni，其他杂质元素的总含量不大于0.2%，余量为Cu ； (2)熔炼:将配好的阴极铜、铜铁中间合金、铜磷中间合金、电解镍、锌、锡分别装入中频真空感应电炉进行熔炼，其中熔化时间为20 40min，保温5 20min，熔炼温度控制在`1240 1320°C之间；` (3)铸造:采用液压半连续铸造，埋管浇注，铸锭规格为板坯锭，铸造时控制温度`1280±40°C，铸造速度 40-80mm/min，冷却水流量 8_12m3/h ； (4)热加工:坯锭在箱式电阻炉中加热，控制温度在850 925°C，保温6 8小时，然后进行热轧，轧制终了进行在线固溶处理； (5)冷加工:将在线固溶处理后的物料进行表面机加工处理，除去坯料表面的氧化层，然后进行冷轧，单个轧制的加工率为50 95%,之后再进行退火或冷加工； (6)时效处理:将轧至成品厚度的物料进行时效处理，时效温度为400 `600°C，等到温后将装炉，再次到温时开始计时，保`温90 300min，出炉后在空气中自然冷却。
全文摘要
本发明涉及一种高强度高导电铜基合金及其制备方法。其特点是，按重量百分比计组成为0.05～0.15%Fe，0.015～0.06%P，0.008～0.045%Zn，0.005～0.05%Sn，0.005～0.04%Ni，其它杂质元素的总含量不大于0.2%，余量为Cu。本发明提供了一种高强度、高导电率的铜基合金，能同时具有高的强度和导电率。熔炼后这几种元素在铜基体中形成复杂的有序的复合结构，经时效后，极大的提高了C19210合金的硬度和导电率。
文档编号C22C9/00GK103243231SQ20131014255
公开日2013年8月14日 申请日期2013年4月23日 优先权日2013年4月23日
发明者吴文博, 岳丽娟, 潘建立, 康亮 申请人:中色(宁夏)东方集团有限公司