本发明涉及一种高强高导铜合金屏蔽材料及其制备方法，属于有色金属加工领域。
背景技术：
随着中国经济的快速增长，工业化和城镇化的不断提高，超高压特高压输电网和农网改造的进一步加快，“十一五”期间电缆工业获得了快速发展。电缆主要由导电线芯、绝缘层、密封护套和保护覆盖层四部分组成。其中保护覆盖层主要用来保护密封护套免受机械损伤。一般采用镀锌钢带、钢丝或铜带、铜丝等作为铠甲包绕在护套外，铠装层主要起防止外界电磁波干扰的作用。因此，保护覆盖层材料应具有一定的机械强度、导电能力和抗电磁屏蔽性能。随着科学技术的迅猛发展，电子电气设备的日益更新，电磁波谱也不仅仅停留在无线电波范围内，正迅速向低端声频、次生频和高端光频扩展，从而使电磁辐射引发的电磁干扰已经成为继水污染、空气污染和噪音污染的第四大社会公害。电磁干扰不仅影响通信设备、电子设备工作的稳定性、安全性以及可靠性，而且危害人类身体健康。特别是在某些恶劣环境下，电磁环境趋于复杂化，除了雷电、静电等自然电磁干扰源之外，还出现了干扰效果更为强烈的人为干扰源，如无线电通信、导航等释放的干扰。所以，对电线电缆保护覆盖层材料的抗电磁屏蔽性能提出了更高的要求。目前，广泛使用的屏蔽材料主要是传统的高导电金属材料和铁磁性材料。但以上材料都存在电磁屏蔽频段窄，低频段屏蔽效能不理想的缺点。因此，提高电磁屏蔽效能和拓宽频率范围是电磁屏蔽防护材料最重要的研究内容。铜及铜合金具有较高强度、韧性好、耐磨、延展性好、导电导热性高、优良的耐腐蚀能力等性能特点，广泛地使用于电子电器、航空航天、机械制造等领域。虽然铜及铜合金具有优良的导电性，能在高频环境下具有良好的抗电磁屏蔽性能，但在低频段电磁屏蔽效果不理想。因此，开发出一种具有高导电率高电磁屏蔽效能(屏蔽频率宽)的铜合金已迫在眉睫。
技术实现要素：
本发明的主要目的是弥补现有铜合金性能的不足，开发出一种高强度高导电率铜合金屏蔽材料及其制备方法。一种高强高导铜合金屏蔽材料，它的重量百分比组成为：Cr0.05～0.75％，Zr0.01～0.05％，Ag0.012～0.12％，Fe0.005～0.05％，B0.002～0.01％，其余为Cu，其中，银与锆的质量比为1.2～2.4。所添加合金元素的作用：铬：铬元素主要在时效过程中以单质铬析出，提高合金的强度和电导率。由于铬元素在铜中最大的溶解度为0.75％。因此，本发明的铜合金的Cr含量小于0.75％，当铬含量小于0.05％，对合金强度的提高不明显。锆：由铜-锆二元相图可知，锆元素在时效过程中会与铜结合，形成铜锆析出相，提高合金的强度和电导率，通常锆含量为0.02～0.16％。但由于铜锆析出相是一种圆盘状，惯习面为基体{111}面的析出相，所以锆元素对铜锆或铜铬锆系合金强度贡献不是很大。另外，锆元素铜合金熔炼过程中容易烧损，回收率低。因此，本发明选择用银元素代替部分锆元素，对铜铬锆系合金的成分进行优化和设计。故本发明中锆元素的含量为0.01～0.05％，主要作用是在时效过程中促进单质铬相的析出和抑制单质铬相的长大，提高合金的高温稳定性。银：少量的银元素除了可以在不明显减低合金电导率的前提下，提高合金的强度和抗高温软化性能外，还对析出相有着显著的影响。在本发明中添加以银元素，不仅仅可以抑制单质铬相的长大，还能抑制铜锆相、单质铁相和硼铬相的长大，从而提高合金的强度和电导率。考虑到银和锆元素在对析出相和合金性能上具有相类似的作用，现用银代替锆。因此，Ag/Zr的原子比应为1～2，即Ag/Zr的质量比为1.2～2.4。所以，对应的银含量为0.012～0.12％。铁：由铜-铁二元相图可知，在1096℃时，铁在铜中的最大固溶度为4％，但在300℃以下，铁在铜中的固溶度只有不到0.0004％，因此，在合金中添加0.005～0.05％，能显著提高合金的强度，并且能改善合金的抗电磁屏蔽性能。硼：由铜-硼二元相图可知，在共晶温度1013℃时，硼在铜中的最大溶解度为0.05wt％，随着温度的下降迅速降低到零，但硼与铜不形成化合物，但可以与铬相结合，形成硼铬化合物，进一步净化基体，提高合金的电导率，能显著提高合金的抗电磁屏蔽效能，特别是低频段电磁屏蔽性能。但是当合金中的硼含量超过0.01％时，合金中没有多余的铬与硼结合，容易产生硼过量，会降低合金的电磁屏蔽性能。而硼含量低于0.002％时，合金的抗电磁屏蔽性能不明显。因此，本发明中硼含量为0.002～0.01％。本发明的另一目的是提供上述高强高导铜合金屏蔽材料的制备加工方法。一种高强高导铜合金屏蔽材料的制备加工方法，包括以下工艺流程：a.按照质量百分比进行配料、投料、熔炼及铸造，b.热轧，c.固溶处理，d.一次冷轧，e.时效处理，f.二次冷轧，g.退火处理。步骤a中，采用真空中频感应炉进行熔铸，所述的熔炼的温度为1200～1250℃，所述铸造的温度控制在1100～1150℃。在熔炼前，在氧化镁坩埚中加入电解铜、纯银、纯铁、Cu-5％Cr、Cu-10％Zr和Cu-3％B中间合金，将温度升至1200～1250℃，待电解铜铜熔化后，抽真空，真空度小于0.1Pa，然后再通入氮气，待熔体完全熔化后，均匀搅拌，保温10min后浇铸。步骤b中，将上述合金铸锭在步进箱式炉中进行加热，温度为900～950℃，保温时间为1～5h，然后再进行热轧，终轧温度控制在750～800℃，随后进行水冷。步骤c中，将热轧后板材放置箱式退火炉进行固溶处理，固溶处理温度为900～1000℃，保温时间为1～4h，冷却方式为水冷。步骤d中，将固溶处理后的板材进行一次冷轧，加工率为70～90％。步骤e中，将冷轧后的板材放置箱式退火炉进行时效处理，时效处理温度为400～500℃，保温时间为4～10h，冷却方式为空冷。步骤f中，将时效处理后的板材进行二次冷轧，加工率为50～70％。步骤g中，将冷轧后的板材放置在箱式退火炉中进行退火处理，退火温度为400～600℃，保温时间为1～6h。此过程主要控制退火温度来调控合金组织与性能的关系，尤其提高合金电磁屏蔽性能。本发明的优点：本发明通过对铜合金进行成分设计和优化，获得一种高强度高导电率铜合金屏蔽材料，其化学成分为：铬含量为0.05～0.75％，锆含量为0.01～0.05％，银含量为0.012～0.12％，铁含量为0.005～0.05％，硼含量为0.002～0.01％，其中合金银与锆的元素质量比满足：1.2≤Ag/Zr≤2.4。另外，为了保证合金同时具有高强度、高导电率和优良的电磁屏蔽性能，本发明开发出了一种适用于上述铜合金的制备加工方法，经加工热处理后的铜合金材料抗拉强度为500～550MPa，电导率为88～93％IACS，延伸率为6～15％，抗电磁屏蔽性能90～150dB(频率：50kHz～1GHz)，完全满足电线电缆对保护覆盖层材料的使用要求。下面通过具体实施方式对本发明做进一步说明，但并不意味着对本发明保护范围的限制。具体实施方式本发明的高强高导铜合金屏蔽材料，它含有如下重量百分数的化学成分：Cr0.05～0.75％，Zr0.01～0.05％，Ag0.012～0.12％，Fe0.005～0.05％，B0.002～0.01％，其余为Cu。其中，所述铜合金中成分的质量比满足：1.2≤Ag/Zr≤2.4。上述高强高导电铜合金屏蔽材料的制备及加工方法，包括以下工艺流程：a.按照质量百分比进行配料、投料、熔炼及铸造，b.热轧，c.固溶处理，d.一次冷轧，e.时效处理，f.二次冷轧，g....