專利名稱：含銀的銅合金的制作方法
背景技術(shù)：
1.發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種含銀的銅合金。更具體地說(shuō)，在還含有鉻、鈦和硅的銅合金中含有可控制量的銀，導(dǎo)致改進(jìn)的抗應(yīng)力弛豫性和改進(jìn)的各向同性的彎曲性能，而對(duì)屈服強(qiáng)度或?qū)щ娦詻]有不利的影響。
2.相關(guān)技術(shù)說(shuō)明利用合金的高導(dǎo)電性和/或高導(dǎo)熱性，銅合金可以形成眾多的產(chǎn)品。這些產(chǎn)品中的一部分包括電路接頭、引線框、電線、管子、金屬薄片和可以壓制成產(chǎn)品的粉末。一種形式的電路接頭是一種箱形結(jié)構(gòu)，其是通過將銅合金帶材沖壓成預(yù)定形狀，然后彎曲沖壓部分以形成接頭。接頭必須具有高強(qiáng)度和高導(dǎo)電性。除此之外，接頭中作為暴露時(shí)間和溫度函數(shù)的正應(yīng)力下降，通常稱作抗應(yīng)力弛豫性，應(yīng)該最小。
電路接頭的重要性能包括屈服強(qiáng)度、彎曲成形性、抗應(yīng)力弛豫性、彈性模量、極限抗拉強(qiáng)度和導(dǎo)電性。
這些性能的目標(biāo)值和其重要性決定于由所研究的銅合金制造的產(chǎn)品的預(yù)期用途。對(duì)于許多預(yù)定用途來(lái)說(shuō)，下述性能的描述具有普遍意義，但是對(duì)于有罩汽車的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，其目標(biāo)值是具體的。
屈服強(qiáng)度是一種應(yīng)力，在該應(yīng)力下材料的應(yīng)力和應(yīng)變的比例關(guān)系發(fā)生特定的偏離，通常偏移0.2％。這意味著在該應(yīng)力下，相對(duì)于彈性變形而言，塑性變形占主導(dǎo)地位。理想的是，用作接頭的銅合金具有80ksi，約550MPa的屈服強(qiáng)度。
當(dāng)將外部應(yīng)力施加在使用中的金屬帶材上時(shí)，例如當(dāng)將帶材彎曲成接頭之后施加負(fù)載時(shí)，應(yīng)力弛豫變得明顯。金屬的反應(yīng)是產(chǎn)生大小相等、方向相反的內(nèi)部應(yīng)力。如果金屬被限制在應(yīng)變位置，內(nèi)部應(yīng)力將作為時(shí)間和溫度的函數(shù)而降低。這種現(xiàn)象的發(fā)生是由于通過顯微塑性流動(dòng)，金屬內(nèi)的彈性應(yīng)變轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄曰蛴谰脩?yīng)變。
銅基電路接頭必須在配合件上長(zhǎng)時(shí)間保持極限接觸力以上，以確保良好的電路連接狀態(tài)。應(yīng)力弛豫會(huì)使接觸力降低至臨界值以下，從而導(dǎo)致斷路。應(yīng)用銅合金作為接頭的目標(biāo)是當(dāng)暴露在150℃的溫度下1000小時(shí)時(shí)，保持至少90％的初始應(yīng)力，當(dāng)暴露在200℃的溫度下1000小時(shí)時(shí)，保持至少85％的初始應(yīng)力。
彈性模量，也稱作揚(yáng)氏模量，是金屬剛性或硬度的量度，是在彈性區(qū)域內(nèi)應(yīng)力與應(yīng)變的比率。因?yàn)閺椥阅Ａ渴遣牧嫌捕鹊牧慷?，因此，需要約150GPa的高模量。
彎曲性決定最小彎曲半徑(MBR)，其確定金屬帶材，在沿著彎曲的外側(cè)半徑不發(fā)生開裂的條件下可以彎曲的程度。MBR是接頭的重要性能，因?yàn)椴煌螤畹慕宇^需要進(jìn)行各種角度的彎曲。
以MBR/t表示彎曲成形性，其中t是金屬帶材的厚度。MBR/t是可以圍繞其對(duì)金屬帶材進(jìn)行彎曲而不失效的心軸最小曲率半徑的比率。“心軸”試驗(yàn)在ASTM(美國(guó)試驗(yàn)和材料協(xié)會(huì))指定的E290-92中進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，題目叫做金屬材料延展性的半控制彎曲試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法(Standard Test Methodfor Semi-Guided Bend Test for Ductility of Metallic Materials)。
要求MBR/t基本是各向同性，彎曲軸與金屬帶材的軋制方向垂直的“良好方式”，以及彎曲軸與金屬帶材的軋制方向平行的“不良方式”，均能獲得類似結(jié)果。要求90°彎曲的MBR/t約為0.5或更少，180°彎曲的MBR/t為約1或更少。
或者，90°彎曲成形性可以利用具有V形凹口的樣塊和具有所需半徑的工作面的沖頭來(lái)測(cè)定。在“V-樣塊”方法中，將待測(cè)試的銅合金回火帶材放在樣塊和沖頭之間，當(dāng)沖頭向下驅(qū)動(dòng)進(jìn)入凹口時(shí)，帶材發(fā)生所需的彎曲。
與V-樣塊法有關(guān)的是180°“成形沖壓”法，其中具有圓柱形工作面的沖頭用于將銅合金帶材彎曲成180°。
V-樣塊法和成形沖壓法都在ASTM指定的B820-98中有具體說(shuō)明，其題目為銅合金彈簧材料的成形性的彎曲測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法(Standard TestMethod for Bend Test for Formability of Copper Alloy Spring Material)。
對(duì)于給定的金屬樣品，兩種方法都能給出可以量化的彎曲性結(jié)果，可以使用兩種中的任一方法來(lái)測(cè)定相對(duì)彎曲性。
極限抗拉強(qiáng)度是帶材在拉伸測(cè)試中直到失效之前所能承受的最大載荷的比率，其用最大負(fù)荷與帶材的橫截面積的比率表示。要求極限抗拉強(qiáng)度約85-90ksi，即約585-620MPa。
導(dǎo)電率以％IACS(國(guó)際退火銅標(biāo)準(zhǔn))表示，其中純銅定義為在20℃具有100％IACS的導(dǎo)電率。要求用于高性能電路接頭的銅合金具有至少75％IACS的導(dǎo)電率。更優(yōu)選，導(dǎo)電率為80％IACS或更高。
一種接近所需性能的銅合金被銅發(fā)展協(xié)會(huì)(CDA)(紐約，NY)確定為C18600。C18600是一種含有鐵的銅-鉻-鋯合金，其公開在美國(guó)專利NO.5370840中。以重量計(jì)，C18600具有的名義組成為0.3％的鉻，0.2％的鋯，0.5％的鐵，0.2％的鈦以及余量的銅和不可避免的雜質(zhì)。
本專利申請(qǐng)全文，除了另有說(shuō)明之外，所有的百分比均以重量百分比表示。
銅合金的機(jī)械和電性能與處理過程密切相關(guān)。如果C18600經(jīng)過時(shí)效退火，33％的冷軋和消除應(yīng)力退火，則合金獲得如下標(biāo)稱性能73％IACS的導(dǎo)電率；620MPa(90ksi)的屈服強(qiáng)度；利用心軸方法(“輥?zhàn)訌澢狈椒?獲得的90°的MBR/t為1.2(良好方式)和3.5(不好方式)，在200℃下1000小時(shí)后的應(yīng)力下降為20％。
美國(guó)專利號(hào)4,678,637公開了含有鉻、鈦和硅添加元素的銅合金。該合金被CDA確定為C18070，具有標(biāo)稱組成為0.28％的鉻，0.06％的鈦，0.04％的硅以及余量的銅和不可避免的雜質(zhì)。當(dāng)采用熱軋、淬火和具有交替的一次或兩次中間鐘罩式退火的冷軋進(jìn)行加工時(shí)，合金獲得如下標(biāo)稱性能86％IACS的導(dǎo)電率；72ksi(496MPa)的屈服強(qiáng)度；90％MBR為1.6t(良好方式)和2.6t(不好方式)，和經(jīng)過在200℃下1000小時(shí)，32％的應(yīng)力損失。
DE 196 00 864 C2公開了一種合金，其含有0.1％-0.5％鉻，0.01％-0.25％鈦，0.01％-0.1％硅，0.02％-0.8鎂和余量是銅和不可避免的雜質(zhì)。本公開中鎂的添加用以改進(jìn)合金的抗應(yīng)力弛豫性。
1968年，F(xiàn)inlay的含銀的銅(Silver-Bearing Copper)中指出，添加少量銀，約添加最多達(dá)到25金衡制盎司/噸常衡制(.085重量百分比)的銀，能夠在溫度最高達(dá)到約400℃下，使得經(jīng)冷加工的銅保持其強(qiáng)度。一種含銀的銅合金被CDA確定為銅合金C15500。C15500含有0.027-0.10％的銀，0.04-0.08％的磷，0.08-0.13％的鎂，余量是銅和不可避免的雜質(zhì)。在ASM手冊(cè)中報(bào)道該合金在退火條件下具有90％IACS的導(dǎo)電率，在彈簧回火條件下具有72ksi(496MPa)的屈服強(qiáng)度。沒有報(bào)道彎曲成形性和抗應(yīng)力弛豫性。
盡管上述銅合金獲得了接頭所要求的某些性能，仍需要改進(jìn)銅合金，使之更接近所需要的目標(biāo)，并且更進(jìn)一步需要利用整體系統(tǒng)評(píng)價(jià)銅合金，該系統(tǒng)將多個(gè)消費(fèi)者認(rèn)可的所需性能綜合成一個(gè)單一的性能標(biāo)志。
發(fā)明概述所以，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種銅基合金，其特別適用于電路接頭的應(yīng)用。本發(fā)明的一個(gè)特征是該銅基合金含有鉻、鈦和銀。本發(fā)明的另一個(gè)特征是可以加入鐵和錫以促進(jìn)晶粒細(xì)化并且增加強(qiáng)度。本發(fā)明的又一個(gè)特征是通過包括固溶退火、淬火、冷軋和時(shí)效在內(nèi)的步驟來(lái)處理合金以使所需的電性能和機(jī)械性能達(dá)到最大。本發(fā)明的更進(jìn)一步特征是通過由消費(fèi)者根據(jù)具體接頭應(yīng)用的優(yōu)選取向來(lái)權(quán)衡的因素，利用合金性能的整體方法對(duì)多個(gè)合金性能進(jìn)行整合。
本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，本發(fā)明的合金可以經(jīng)過加工具有超過80ksi(550MPa)的屈服強(qiáng)度和超過80％IACS的導(dǎo)電率，使得合金特別適用于形成用于汽車和多媒體的電路接頭。本發(fā)明合金的有利性能之一是在最高達(dá)到200℃的高溫下具有增強(qiáng)的抗應(yīng)力弛豫性。而且更進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)是由合金形成的金屬帶材具有基本各向同性的彎曲成形性和良好的沖壓性，使其特別適用于形成盒式接頭。
依據(jù)本發(fā)明，提供一種銅合金，以重量計(jì)，其基本組成為0.15％-0.7％的鉻，0.005％-0.3％的銀，0.01％-0.15％的鈦，0.01％-0.10％的硅，最高達(dá)到0.2％的鐵，最高達(dá)到0.5％的錫，余量是銅和不可避免的雜質(zhì)。
依據(jù)本發(fā)明，提供一種形成銅合金的方法，該銅合金具有高導(dǎo)電性，良好的抗應(yīng)力弛豫性和各向同性的彎曲成形性。該方法包括鑄造銅合金的步驟，以重量計(jì)，該合金含有0.15％-0.7％的鉻，附加所需的合金添加元素，余量是銅和不可避免的雜質(zhì)。將銅合金成型為帶材，該帶材采用帶材退火方法在850℃到1030℃的溫度下固溶退火5秒-10分鐘。優(yōu)選的帶材退火時(shí)間為10秒-5分鐘。然后在最多10秒內(nèi)將帶材從至少850℃溫度快冷至低于500℃的溫度下。然后以40％-99％的厚度壓下量，對(duì)快冷后的帶材進(jìn)行冷軋，然后在350℃-550℃的溫度下退火1-10小時(shí)。
從下面的說(shuō)明書和附圖中可以明顯看出上述的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。
附圖中

圖1是由本發(fā)明的銅合金制造帶材的工藝步驟的流程圖。
圖2是由本發(fā)明的銅合金制造線材或棒材的工藝步驟的流程圖。
圖3和4是用圖表舉例說(shuō)明本發(fā)明兩種相關(guān)合金再結(jié)晶的晶粒大小與固溶退火溫度和固溶退火時(shí)間的關(guān)系。
發(fā)明詳述本發(fā)明的合金特別適用于有罩汽車的應(yīng)用，其中合金所處的環(huán)境溫度高，電流也較高，產(chǎn)生I2R的熱量。除此之外，該合金可用于多媒體的應(yīng)用，例如計(jì)算機(jī)或電話，其中運(yùn)行溫度較低，典型地最高大約在100℃下，傳輸電流信號(hào)也較低。
本發(fā)明的合金基本上含有0.15％-0.7％的鉻，0.005％-0.3％的銀，0.01％-0.15％的鈦，0.01％-0.10％的硅，最高達(dá)到0.2％的鐵，最高達(dá)到0.5％的錫，和余量是銅和不可避免的雜質(zhì)。
更優(yōu)選的合金范圍是0.25％-0.60％的鉻，0.015％-0.2％的銀，0.01％-0.10％的鈦，0.01％-0.10％的硅，少于0.1％的鐵，最高達(dá)到0.25％的錫，和余量是銅和不可避免的雜質(zhì)。
最優(yōu)選的合金組分是0.3％-0.55％的鉻，
0.08％-0.13％的銀，0.02％-0.065％的鈦，0.02％-0.08％的硅，0.03％-0.09％的鐵，少于0.05％的錫，和余量是銅和不可避免的雜質(zhì)。
如果高強(qiáng)度相對(duì)而言特別重要，則鈦含量應(yīng)當(dāng)為0.05％或更高。如果高導(dǎo)電率相對(duì)而言特別重要，則鈦含量應(yīng)當(dāng)為0.065％或更低。
鉻-在時(shí)效退火階段鉻微粒會(huì)沉淀，因此產(chǎn)生時(shí)效硬化并且伴隨導(dǎo)電性增加。也認(rèn)為鉻沉淀物通過晶界的第二相釘扎來(lái)延遲晶粒生長(zhǎng)，穩(wěn)定了合金的顯微組織。為獲得這些有益效果，以重量計(jì)，要求鉻的最小量為0.15％。
當(dāng)鉻的含量超過0.7％時(shí)，已接近鉻在銅合金中的最大固溶度極限，并且會(huì)產(chǎn)生粗大的第二相沉淀物。粗大的沉淀物有害地影響了銅合金的表面質(zhì)量和電鍍特性，也沒有更進(jìn)一步增加合金強(qiáng)度。還認(rèn)為過量鉻不利地影響了再結(jié)晶。
銀-銀促進(jìn)各向同性的彎曲性能，因此改進(jìn)用于電路接頭的合金的效用。除此之外，銀會(huì)增加強(qiáng)度，特別是當(dāng)鉻含量處于指定范圍的下限，為0.3％或更低時(shí)，更是如此。當(dāng)合金在時(shí)效狀態(tài)時(shí)，添加銀會(huì)改進(jìn)抵抗高溫應(yīng)力弛豫的性能。
當(dāng)銀含量少于0.005％時(shí)，有益的作用不能完全實(shí)現(xiàn)。當(dāng)銀含量超過0.3％時(shí)，由于銀的存在增加的成本在價(jià)值上超過了包含它的益處。
鈦-鈦增強(qiáng)抗應(yīng)力弛豫性并且增加合金強(qiáng)度。低于0.01％的鈦，不能獲得這些有益的性能。過多的鈦對(duì)合金的導(dǎo)電率有不利的影響，這種影響或許比其它任何合金元素更大。為獲得至少80％ IACS的導(dǎo)電率，鈦的含量應(yīng)當(dāng)保持在0.065％或更低。為獲得高強(qiáng)度，鈦含量應(yīng)當(dāng)保持在0.05％或更高。
硅-硅增強(qiáng)抗應(yīng)力弛豫性和合金強(qiáng)度。當(dāng)硅含量小于0.01％時(shí)，不能獲得有益的效果。當(dāng)硅含量超過0.1％時(shí)，在導(dǎo)電率方面的損失在價(jià)值上超過抗應(yīng)力弛豫性的增加。
鐵-鐵是任選組分，在鑄造和加工的條件下，其可以增加合金的強(qiáng)度并且增強(qiáng)晶粒細(xì)化。晶粒細(xì)化可以改進(jìn)彎曲成形性。但是，過量的鐵會(huì)過度降低導(dǎo)電率。80％ IACS的導(dǎo)電率是所需的條件，所以依據(jù)最優(yōu)選的合金組分，應(yīng)當(dāng)限定鐵含量低于0.1％。
當(dāng)存在時(shí)，鐵與鈦的比率，以重量計(jì)，優(yōu)選0.7∶1-2.5∶1，更優(yōu)選0.9∶1-1.7∶1，最優(yōu)選約1.3∶1。對(duì)于某些具體實(shí)施例來(lái)說(shuō)，鐵與鈦的比率，以重量計(jì)，優(yōu)選0.9∶1-1.1∶1，更優(yōu)選約1∶1。
錫-錫是任選組分，其可以增加合金的強(qiáng)度，但是如果過量存在會(huì)降低導(dǎo)電率并且似乎促進(jìn)應(yīng)力弛豫。所以，以重量計(jì)，合金中存在的錫應(yīng)當(dāng)少于0.5％，當(dāng)需要80％ IACS的導(dǎo)電率時(shí)，優(yōu)選合金中的錫含量少于0.05％。
其它添加元素，在本發(fā)明的合金中可以存在其它元素以實(shí)現(xiàn)所要求的性能增加，但又不顯著降低所需性能例如彎曲成形性，抗應(yīng)力弛豫性或?qū)щ娐?。這些其它元素的總量多半低于1％，優(yōu)選低于0.5％。相對(duì)于一般性的例外在下面表述。
鈷可以取代鐵，以重量計(jì)，以1∶1的比率添加。
可以添加鎂以改進(jìn)釬焊性和焊料附著力。在加工階段，鎂也能有效增加合金表面的清潔程度。優(yōu)選鎂含量為約0.05％-約0.2％。鎂也可以改進(jìn)合金的抗應(yīng)力弛豫特性。
可以通過添加硫、硒、碲、鉛或鉍來(lái)增強(qiáng)可切削性，但同時(shí)在導(dǎo)電率方面沒有顯著降低。這些可切削性增強(qiáng)添加元素可以在合金中形成分離相并且不降低導(dǎo)電率。優(yōu)選含量最高達(dá)到3％的鉛，約0.2％-約0.5％的硫和約0.4％-0.7％的碲。
優(yōu)選可以添加約0.001％-約0.1％的脫氧劑。適當(dāng)?shù)拿撗鮿┌ㄅ?、鋰、鈹、鈣和單獨(dú)的稀土元素金屬或者含鈰的稀土元素金屬。形成硼化物的硼是有利的，因其也增加合金的強(qiáng)度。鎂，如上文所述，作為脫氧劑也是有效的。
增加強(qiáng)度但降低導(dǎo)電率的添加元素包括鋁和鎳，其存在量應(yīng)當(dāng)少于0.1％。
鋯具有與硅結(jié)合并且形成粗大硅化鋯粒子的傾向。所以，優(yōu)選合金中基本上不含有鋯，僅有雜質(zhì)量的鋯。
本發(fā)明合金的加工對(duì)于最終的標(biāo)準(zhǔn)合金性能有重要影響。圖1以方框圖形式示出了一系列加工步驟以獲得目標(biāo)銅合金所需的屈服強(qiáng)度、彎曲成形性，抗應(yīng)力弛豫性、彈性模量、極限抗拉強(qiáng)度和導(dǎo)電率。認(rèn)為這些加工步驟對(duì)于任何一種含鉻的銅合金都有益處。
通過任何適當(dāng)?shù)墓に?，首先?duì)合金進(jìn)行鑄造10。例如，在碳層保護(hù)下，陰極銅可以在大約1200℃的溫度下，在坩鍋或熔爐中熔化。鉻，以及，如果需要，其它成合金元素鈦、硅、銀和鐵可以以適當(dāng)?shù)哪负辖鸬男问教砑拥饺垠w中以鑄成所需組分的鑄件。鑄件可以經(jīng)過連續(xù)過程，例如帶坯連鑄或帶式連鑄，其中鑄件在固溶退火14之前，形成具有適于冷軋12的厚度的條材或帶材。這種鑄件的厚度優(yōu)選約10.2mm-25.4mm(0.4英寸-1英寸)，然后冷軋成約1.14mm(0.045英寸)的標(biāo)稱厚度。
換句話說(shuō)，合金可以通過鑄造10′成為扁錠，通過熱軋16成為帶材。典型地，在750℃-1030℃的溫度下進(jìn)行熱軋，并且將鑄錠的厚度減至稍微高于固溶退火時(shí)的厚度。熱軋可以是多個(gè)道次的，通常用于形成具有大于固溶退火所需厚度的帶材。
盡管通過熱軋和冷軋加工對(duì)銅合金帶材的加工進(jìn)行了描述，但是，本發(fā)明的銅合金也可以形成棒材、線材或管材，在這種情況下，所述加工更有可能是拉拔或擠壓。
在熱軋16之后，帶材經(jīng)過水淬，然后切邊和銑削以除去氧化物涂層。然后帶材進(jìn)行冷軋12以達(dá)到固溶退火14的尺寸。如果需要，冷軋12可以是單個(gè)道次或具有中間退火(如需要)的多個(gè)道次。在約400℃-550℃的溫度下進(jìn)行中間退火約4小時(shí)-8小時(shí)，在加工結(jié)束時(shí)，產(chǎn)生具有約10微米的細(xì)化晶粒和均質(zhì)的結(jié)構(gòu)的較高強(qiáng)度合金。如果中間退火溫度接近全部均質(zhì)化，在加工過程結(jié)束時(shí)，合金具有較低強(qiáng)度和粗糙的晶粒發(fā)紋。省略中間退火導(dǎo)致合金在加工結(jié)束時(shí)具有的晶粒大小在25微米-30微米的范圍內(nèi)。為增強(qiáng)再結(jié)晶的晶粒結(jié)構(gòu)，優(yōu)選冷軋步驟賦予帶材一定的冷加工度，例如25％-90％的厚度壓下比。
在一定的時(shí)間和溫度下，合金進(jìn)行固溶退火14以有效獲得充分的再結(jié)晶，而沒有過度的晶粒生長(zhǎng)。優(yōu)選地，最大晶粒尺寸保持在20微米或更小。更優(yōu)選，最大晶粒尺寸為15微米或更小。應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步選擇退火時(shí)間和溫度以有效獲得均勻一致的顯微結(jié)構(gòu)。所以，如果退火時(shí)間太短或溫度太低，硬度和顯微結(jié)構(gòu)從帶材的一部分到其它部分均會(huì)不同，導(dǎo)致非各向同性的彎曲性能。過度的退火時(shí)間或溫度會(huì)導(dǎo)致過度的晶粒生長(zhǎng)和不良的彎曲成形性。廣義上，固溶退火14應(yīng)當(dāng)在850℃-1030℃的溫度下進(jìn)行帶材退火10秒-15分鐘。更優(yōu)選，固溶退火14在900℃-1000℃的溫度下進(jìn)行15秒-10分鐘，最優(yōu)選在930℃-980℃的溫度下進(jìn)行20秒-5分鐘。
圖3圖示說(shuō)明了固溶退火(SA)的時(shí)間和溫度對(duì)于具有0.40%鉻的銅合金的再結(jié)晶和晶粒生長(zhǎng)的影響。晶粒大小的報(bào)導(dǎo)值是，例如10-15μm。在950℃的溫度下，在退火時(shí)間為約17秒-約35秒時(shí)，可以獲得沒有過度晶粒生長(zhǎng)的再結(jié)晶。在少于17秒時(shí)只能發(fā)生有限的再結(jié)晶。超過35秒時(shí)，合金會(huì)全部再結(jié)晶，但是形成的晶粒尺寸在20-25微米之間，當(dāng)時(shí)間超過約40秒時(shí)，可以獲得30微米一直到最大100微米范圍內(nèi)的晶粒的快速晶粒生長(zhǎng)。
圖4圖示說(shuō)明了當(dāng)合金含有0.54％的鉻時(shí)，固溶退火時(shí)間和溫度的作用，并且證實(shí)增加鉻含量能夠拓寬退火時(shí)間和溫度的可接受范圍。在950℃下，時(shí)間為約7秒一直到約45秒的情況下，可以獲得晶粒尺寸為10-15微米的再結(jié)晶。但是，盡管晶粒大小受到嚴(yán)格控制，未溶解的鉻粒子會(huì)變得更大，從而破壞合金性能。
再參考圖1，經(jīng)固溶退火14的合金接下來(lái)進(jìn)行淬火18以保持顯微結(jié)構(gòu)的均質(zhì)性。在20秒或更少的時(shí)間內(nèi)，淬火應(yīng)當(dāng)使合金溫度從最低850℃和優(yōu)選超過900℃的固溶退火溫度降低到500℃或更低。更優(yōu)選，淬火速率為在10秒或更少的時(shí)間內(nèi)從900℃降低到低于500℃。
盡管可以利用對(duì)于再結(jié)晶有效的多次固溶化退火14，但是，優(yōu)選對(duì)再結(jié)晶有效的單一的固溶退火。
在淬火18之后，合金經(jīng)過冷軋20，使帶材或薄板厚度減少40％-80％。對(duì)于金屬箔片，優(yōu)選通過冷軋，使厚度減少超過90％，或優(yōu)選最多達(dá)到99％。優(yōu)選，帶材或片材經(jīng)過冷軋，使厚度減少50％-70％，并且采用軋機(jī)通過一個(gè)道次或多個(gè)道次進(jìn)行，以產(chǎn)生深度冷加工的帶材。
然后對(duì)合金進(jìn)行時(shí)效熱處理22。時(shí)效熱處理22可以一步完成或者優(yōu)選兩步完成。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，分步時(shí)效導(dǎo)致更高的強(qiáng)度和導(dǎo)電率，并且認(rèn)為通過分步時(shí)效也可以改進(jìn)彎曲成形性。第一時(shí)效步驟，如果一步完成則是僅有的步驟，是在約350℃-約550℃的溫度下進(jìn)行1-10小時(shí)。優(yōu)選，第一時(shí)效步驟22是在400℃-500℃的溫度下進(jìn)行1-3小時(shí)。
如果在多個(gè)步驟中進(jìn)行時(shí)效退火，第二步驟退火24是在約300℃-約450℃的溫度下進(jìn)行1-20小時(shí)，結(jié)果導(dǎo)致增加的導(dǎo)電率而且在強(qiáng)度上沒有損失。優(yōu)選地，第二步驟時(shí)效24是在約350℃-約420℃的溫度下進(jìn)行5-7小時(shí)。
當(dāng)例如在汽車應(yīng)用中要求增強(qiáng)的抗應(yīng)力弛豫能力時(shí)，可以使用時(shí)效退火狀態(tài)的合金。在時(shí)效退火之后，合金具有約68ksi(470MPa)的屈服強(qiáng)度和約80％ IACS的導(dǎo)電率。如果還需要更高強(qiáng)度，可以在時(shí)效退火步驟22或24之后進(jìn)行附加的加工步驟。
經(jīng)時(shí)效退火的銅合金帶材經(jīng)過冷軋26以達(dá)到最終的標(biāo)準(zhǔn)厚度，典型地大約0.25mm-0.35mm，盡管其目標(biāo)是使將來(lái)的接頭具有的厚度約為0.15mm(0.006英寸)或更薄。薄的帶材，在約0.15mm(0.006英寸)內(nèi)，也適用作銅合金的箔產(chǎn)品。通常，冷軋26是通過軋機(jī)，采用一個(gè)道次或多個(gè)道次，使厚度減少10％-50％。
在冷軋26之后，在200℃-500℃的溫度下進(jìn)行10秒-10小時(shí)的應(yīng)力消除退火28。優(yōu)選，應(yīng)力消除退火28是在250℃-350℃的溫度下進(jìn)行1小時(shí)-3小時(shí)。
圖2以方框圖舉例說(shuō)明特別適用于線材和棒材的制造工藝流程。本發(fā)明的銅合金通過適當(dāng)?shù)墓に囪T造30并且擠壓32形成具有所需橫截面形狀的棒材，優(yōu)選橫截面形狀是圓形的。熱擠壓是在700℃-1030℃的溫度下進(jìn)行的，優(yōu)選在930℃-1020℃的溫度下進(jìn)行。
擠壓的棒材進(jìn)行淬火34，然后經(jīng)過冷拔(或冷擠壓)36以使直徑減小最多達(dá)98％。然后冷拔的棒材在350℃-900℃的溫度下進(jìn)行1分鐘一直到6小時(shí)的退火38。冷拔36和退火38的順序可以額外重復(fù)一次或多次，然后經(jīng)過冷拔(或冷擠壓)40以達(dá)到最終的尺寸。
盡管單獨(dú)的性能例如屈服強(qiáng)度，抗應(yīng)力弛豫性和導(dǎo)電率，對(duì)于評(píng)價(jià)適于用作電路接頭的銅合金來(lái)說(shuō)，各自都是重要的，但是，將多種相關(guān)性能綜合成一個(gè)整體數(shù)值更有用。這種整體方法可以利用質(zhì)量功能擴(kuò)展法(QualityFunction Deployment，QFD。QFD)是發(fā)展設(shè)計(jì)質(zhì)量的方法論，其目的是令消費(fèi)者滿意，然后將消費(fèi)者的需求轉(zhuǎn)化為設(shè)計(jì)目標(biāo)以應(yīng)用到整個(gè)生產(chǎn)階段。調(diào)查消費(fèi)者以確定那些對(duì)于消費(fèi)者的應(yīng)用來(lái)說(shuō)最為重要的性能，并且對(duì)每一個(gè)性能的相對(duì)重要性進(jìn)行排列。對(duì)于每個(gè)所需性能，消費(fèi)者也確定從最低限度可接受的“使人失望的”數(shù)值到“所需要的”，一直到“被夸大的”數(shù)值范圍。在Edwin B.Dean的兩篇文章中更加全面地描述了QFD。Quality FunctionDeployment from the Perspective of Competitive Advantage(1994年)和Comprehensive QFD from the Perspective of Competitive Advantage(1995年)。兩篇文章可以在http//mijuno.larc.nasa. gov/dfc/qfd/cqfd.html.下載。
表1列舉了打算供汽車使用的銅合金的一系列性能、等級(jí)和范圍，而表2列舉了應(yīng)用于多媒體的銅合金的類似性能、等級(jí)和范圍?！暗燃?jí)”是按1-10級(jí)劃分，10意味著性能值最大，而1意味著性能值最小。
表1汽車和工業(yè)接頭
應(yīng)力弛豫具有的整體相對(duì)重要性為.82。對(duì)于消費(fèi)者來(lái)說(shuō)，150℃值的重要性是200℃值的兩倍，所以150℃應(yīng)力弛豫的相對(duì)重要性是(.82x.67＝.55)，200℃應(yīng)力弛豫的相對(duì)重要性是(.82x.33＝.27)。90°彎曲和180°相對(duì)重要性是相等的，都是(.65x.5＝.325)。90°彎曲值利用V-塊法，180°彎曲值利用成形沖壓法。
表2多媒體接頭
90°彎曲和180°相對(duì)重要性是相等的，都是(.65x.5＝.325)。90°彎曲值利用V-塊法，180°彎曲值利用成形沖壓法。
對(duì)于汽車和工業(yè)應(yīng)用以及多媒體應(yīng)用兩者來(lái)說(shuō)，本發(fā)明的銅合金能夠獲得的QFD值超過50(所需要的)，表明消費(fèi)者將發(fā)現(xiàn)所研究的銅合金適用于這兩種應(yīng)用場(chǎng)合。
如上面所述，可以將銅合金帶材可以成型為電路接頭，但是，本發(fā)明的合金和加工方法同樣適用于形成引線框。引線框需要良好的彎曲性能，因?yàn)橥獠恳€需要彎曲成90°角以插入印刷電路板。細(xì)化的晶粒結(jié)構(gòu)以及不含粗大顆粒使得合金適于進(jìn)行均勻的化學(xué)蝕刻，該蝕刻是在引線框形成過程中使用的一種加工方法。
如上面所述，可以將銅合金成型為帶材，但是，本發(fā)明的合金和加工方法同樣適用于形成電學(xué)場(chǎng)合所用的棒材、線材和型材。合金的高楊氏模量是高剛性的先決條件，大約140GPa。以彎曲性為代價(jià)，通過延伸中間軋制或拉拔達(dá)到最大98％的厚度壓下量以及在350℃-900℃的溫度下，在1分鐘-6小時(shí)內(nèi)，進(jìn)行一次或多次中間退火，可以獲得較高的導(dǎo)電率和較高的強(qiáng)度。
從下面的實(shí)施例中可以更加明顯地看出本發(fā)明銅合金的優(yōu)點(diǎn)。
實(shí)施例實(shí)施例1銅合金，具有標(biāo)稱的組成為0.55％的鉻，0.10％的銀，0.09％的鐵，0.06％的鈦，0.03％的硅，0.03％的錫以及余量的銅和不可避免的雜質(zhì)，通過熔化鑄造成鑄錠。對(duì)鑄錠進(jìn)行機(jī)械加工和在980℃下熱軋，經(jīng)過淬火和加工處理得到1.1mm厚度的帶材。將帶材切割成長(zhǎng)度約為300mm的片，在950℃下浸入熔融鹽槽中20秒，然后用水淬火以達(dá)到室溫(標(biāo)稱為20℃)。銑削切割帶材的表面以除去表面氧化物，然后冷軋以得到0.45mm的中間規(guī)格，在470℃下加熱處理1小時(shí)，然后在390℃下加熱處理6小時(shí)。之后，軋制帶材達(dá)到最終0.3mm的規(guī)格，并且在280℃下進(jìn)行消除應(yīng)力退火2小時(shí)。
最終的產(chǎn)品顯示如下性能屈服強(qiáng)度＝84ksi(580MPa)；彈性模量＝145GPa；90°度彎曲半徑0xt(V-塊法，顯微照相檢驗(yàn)顯示沒有裂紋)；180°度彎曲半徑0.8xt(成形沖壓法，顯微照相檢驗(yàn)顯示沒有裂紋)；應(yīng)力弛豫-在100℃下暴露1000小時(shí)之后，應(yīng)力損失6％，在150℃下暴露1000小時(shí)之后，應(yīng)力損失13％，和在200℃下暴露1000小時(shí)之后，應(yīng)力損失22％；極限抗拉強(qiáng)度86ksi(593MPa)；和導(dǎo)電率79％ IACS。
對(duì)于汽車和工業(yè)應(yīng)用來(lái)說(shuō)，該合金具有的QFD等級(jí)為54，參見表12，對(duì)于多媒體應(yīng)用來(lái)說(shuō)，其等級(jí)為64，參見表11。
實(shí)施例2具有如表3所示組分的七種銅合金進(jìn)行熔化并在鋼鑄模中鑄造成4.5千克(10磅)的鑄錠。澆注之后，鑄錠尺寸為102mm×102mm×44.5mm(4″×4″×1.75″)。在950℃下將鑄錠保溫2小時(shí)，然后以六個(gè)道次熱軋成12.7mm(0.50″)的厚度，并水淬。切邊和銑削以除去氧化層之后，合金經(jīng)過冷軋達(dá)到1.14mm(0.045″)的標(biāo)稱厚度，在950℃下在流化床爐中固溶加熱處理20秒，然后水淬。
然后順序采用幾個(gè)道次冷軋合金達(dá)到60％厚度的縮減量，達(dá)到0.46mm(0.018″)的厚度，然后進(jìn)行雙時(shí)效退火，其包括在470℃下，1小時(shí)的第一靜態(tài)退火，然后是在390℃下，6小時(shí)的第二靜態(tài)退火。這種加熱處理可以硬化合金，同時(shí)增加導(dǎo)電率使其大于冷軋態(tài)的值，而沒有使顯微組織再結(jié)晶。然后將合金冷軋，使其厚度縮減33％，達(dá)到0.30mm(0.012″)，在280℃下進(jìn)行2小時(shí)的消除應(yīng)力退火。如表4所示，本發(fā)明的合金接近市場(chǎng)歡迎的552MPa(80ksi)屈服強(qiáng)度和80％ IACS的導(dǎo)電率的標(biāo)稱組合。
表3
X＝僅存在雜質(zhì)含量表4
合金O和E采用與合金J308和J310基本相同的方法進(jìn)行加工，只是在1000℃下進(jìn)行12小時(shí)的均質(zhì)化退火之后開始熱軋，在900℃下在鹽槽中進(jìn)行90秒的固溶熱處理，然后水淬，在500℃時(shí)效處理1小時(shí)。獲得了時(shí)效態(tài)的0.2mm規(guī)格(方法A)和0.3mm規(guī)格(方法B)的拉伸和導(dǎo)電性能，表明(表5)，在0.3％鉻水平下添加銀導(dǎo)致強(qiáng)度增加。
表5
合金B(yǎng)T和BU采用與合金O和E基本相同的方法進(jìn)行加工，只是時(shí)效處理包括兩階段退火，第一階段在470℃下進(jìn)行1小時(shí)，第二階段在390℃下進(jìn)行6小時(shí)。測(cè)定時(shí)效態(tài)的拉伸強(qiáng)度和導(dǎo)電性能，如表6所示，表明在0.5％的鉻水平下添加銀導(dǎo)致應(yīng)力弛豫下降(抗應(yīng)力弛豫性增加)。
表6
實(shí)施例3表7A和7B表示本發(fā)明的組成和加工方法能夠?qū)е赂倪M(jìn)的彎曲性能。如表7A所示，當(dāng)用固溶熱處理(SHT)加工時(shí)，本發(fā)明的合金J310具有各向同性的彎曲性能，而不含銀的對(duì)照合金J306具有稍微各向異性的彎曲性能。當(dāng)用罩式退火(BA)并插入冷軋壓下來(lái)加工對(duì)照合金K005時(shí)，其具有各向異性和較差的彎曲性能。采用心軸法評(píng)價(jià)表7A中合金J306、J310和K005的彎曲性能，已發(fā)現(xiàn)，該方法得到的彎曲值比V-塊法至少高0.5倍。
當(dāng)在850℃-1030℃下使合金K007和K005進(jìn)行1-24小時(shí)的均質(zhì)化步驟時(shí)，在600℃-1000℃的溫度下進(jìn)行熱軋，然后在每分鐘50℃-1000℃的冷卻速率下淬火。這些步驟之后，進(jìn)行壓下量最多99％的冷軋，冷軋期間插入一次或兩次的在350℃-500℃的溫度下至多10小時(shí)的罩式退火(常規(guī)BA方法)。表7B表明采用常規(guī)BA方法，含銀的合金K007具有更好的彎曲性能。在表7B中記錄的合金的彎曲值是采用V-塊法測(cè)定的。
表7B表明當(dāng)采用常規(guī)的罩式退火(BA)方法或采用固溶熱處理(SHT)方法處理時(shí)，與商品合金K005相比，本發(fā)明的合金K007和K008具有更好的彎曲性能。相對(duì)于常規(guī)BA方法，采用新方法(SHT)可以得到更好的彎曲成形性和各向同性值。
表7A
表7B
支持以測(cè)量值為函數(shù)的等級(jí)的計(jì)算結(jié)果表明，由不同合金或回火帶來(lái)的要求值的提高是可測(cè)定的。
為此，使用s-形狀的數(shù)學(xué)函數(shù)。在失望限內(nèi)獲得的等級(jí)應(yīng)當(dāng)?shù)停?％。接近所需性能的等級(jí)應(yīng)當(dāng)達(dá)到約50％，并且隨著測(cè)定性能的微小改變應(yīng)當(dāng)顯示急劇的增加或減少。在夸大限度內(nèi)，要求超額滿足。等級(jí)應(yīng)當(dāng)達(dá)到95％。更進(jìn)一步的改進(jìn)不能使消費(fèi)者的滿意度過多改善。性能上改變僅會(huì)導(dǎo)致等級(jí)的微小改變。
為此，我們使用成比例的arc tan-函數(shù)w(f(x))。該函數(shù)限定在有效性能的最低值(Xmin)和最高值(Xmax)之間。在此將等級(jí)w(f(x))分別設(shè)定為0或100％。在這些等級(jí)值f(x)之間，給定的兩個(gè)點(diǎn)將形成s-函數(shù)。
f(x＝50+(100/B)·arc tan(c1·(x+c2))通過(x1，f(x1))和(x2，f(x2))設(shè)定的兩個(gè)等級(jí)可以計(jì)算常數(shù)c1和c2。這些設(shè)定值通過判定等級(jí)的適當(dāng)特性來(lái)決定。w(f(x))＝w(f(xmin))+(w(f(xmax))-w(f(xmin)))·(f(x)-f(xmin))/(f(xmax)-f(xmin))其中x是經(jīng)詳細(xì)測(cè)定的性能的實(shí)際值。w(f(x))表示性能的等級(jí)。
性能整體的整體等級(jí)通過將每種有效性能的等級(jí)乘以由QFD確定其相對(duì)重要性的指定值獲得。將這些結(jié)果相加，并且除以相對(duì)重要性所有值之和。
通過這種方法，性能的整體等級(jí)可以以百分比的結(jié)果表示，完全夸大時(shí)為100％。理想的結(jié)果(中數(shù))顯示約為50％。整體等級(jí)是在最客觀的基礎(chǔ)上比較合金和回火的有用工具。用于多媒體應(yīng)用的數(shù)值列于表8，用于汽車應(yīng)用的數(shù)值列于表9。
表8用于多媒體應(yīng)用的QFD-計(jì)算法
表9用于汽車和工業(yè)應(yīng)用的QFK-計(jì)算法參數(shù)
表10表明具有如表2所示所需標(biāo)稱性能的銅合金具有的QFD等級(jí)為51。表11表明應(yīng)用于多媒體場(chǎng)合時(shí)實(shí)施例1的銅合金具有的QFD值為64，表12表明應(yīng)用于汽車和工業(yè)場(chǎng)合時(shí)該合金具有的QFD值為54。
顯然，根據(jù)本發(fā)明已經(jīng)提供了一種銅合金，其特征在于具有高強(qiáng)度和高導(dǎo)電特性，特別適于用作電路接頭，其完全滿足上文所述的目標(biāo)、方式和優(yōu)點(diǎn)。盡管結(jié)合其特定具體實(shí)施方案和實(shí)施例來(lái)闡述本發(fā)明，但是，根據(jù)前面的敘述，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，許多替代、修改和變化是顯而易見的。因此，本發(fā)明意圖包括所有這種替代、修改和變化，只要它們處于所附的權(quán)利要求的精神和廣闊范圍內(nèi)。
表10--效果評(píng)價(jià)--多媒體應(yīng)用
彎曲性能(表1，2，10，11，12是用于90°彎曲的V-塊法和用于180°彎曲的成形沖壓法)特性＝等級(jí)x相對(duì)特性總體特性＝∑特最大值＝當(dāng)所有的測(cè)量值都被夸大時(shí)的總體特性，參見表1和2總體等級(jí)＝(總體特性/最大值)×100
表11實(shí)施例1合金的評(píng)價(jià)-多媒體應(yīng)用
表12實(shí)施例1合金的評(píng)價(jià)-汽車應(yīng)用
權(quán)利要求
1.一種銅合金，以重量計(jì)，基本組成為0.15％-0.7％的鉻，0.005％-0.3％的銀，0.01％-0.15％的鈦，0.01％-0.10％的硅，最高達(dá)到0.2％的鐵，最高達(dá)到0.5％的錫，和余量的銅和不可避免的雜質(zhì)。
2.權(quán)利要求1的銅合金，以重量計(jì)，基本組成為0.25％-0.6％的鉻，0.015％-0.2％的銀，0.01％-0.08％的鈦，0.01％-0.10％的硅，少于0.1％的鐵，最高達(dá)到0.25％的錫，和余量的銅和不可避免的雜質(zhì)。
3.權(quán)利要求1或2的銅合金，其具有最高0.065％的鈦。
4.權(quán)利要求1或2的銅合金，其具有最高0.05％的鈦。
5.權(quán)利要求2的銅合金，以重量計(jì)，基本組成為0.3％-0.55％的鉻，0.08％-0.13％的銀，0.02％-0.065％的鈦，0.02％-0.05％的硅，0.03％-0.09％的鐵，少于0.05％的錫，和余量的銅和不可避免的雜質(zhì)。
6.權(quán)利要求1，2或5任意之一的銅合金，其特征在于，以重量計(jì)，鐵與鈦的比率，F(xiàn)e∶Ti是0.7∶1-2.5∶1。
7.權(quán)利要求6的銅合金，其特征在于，F(xiàn)e∶Ti是0.9∶1-1.7∶1。
8.權(quán)利要求1，2或5任意之一的銅合金，其特征在于，以重量計(jì)，在1∶1的基礎(chǔ)上，鈷代替至少部分鐵。
9.權(quán)利要求1，2或5任意之一的銅合金，其具有的質(zhì)量功能擴(kuò)展值，即QFD值，對(duì)于汽車和多媒體應(yīng)用來(lái)說(shuō)都超過50。
10.權(quán)利要求9的銅合金，更進(jìn)一步含有，以重量計(jì)，0.05％-0.2％的鎂。
11.權(quán)利要求9的銅合金，形成為電路接頭。
12.權(quán)利要求9的銅合金，形成為引線框。
13.權(quán)利要求1，2或5任意之一的銅合金，形成為棒材。
14.權(quán)利要求1，2或5任意之一的銅合金，形成為線材。
15.一種形成銅合金的方法，該銅合金具有高導(dǎo)電率，良好的抗應(yīng)力弛豫性和各向同性的彎曲性能，其特征在于包括如下步驟鑄造(10’，30)銅合金，以重量計(jì)，該銅合金含有0.15％-0.7％的鉻，余量的銅和不可避免的雜質(zhì)，在700℃-1030℃的溫度下熱加工(16，32)所述銅合金；冷加工(20，36)所述銅合金，使其厚度減少40％-99％；和在350℃-900℃的溫度下進(jìn)行1分鐘-10小時(shí)的第一次時(shí)效退火中，使所述銅合金退火(22，38)。
16.權(quán)利要求15的方法，其特征在于所述鑄造(10’，30)銅合金更進(jìn)一步含有0.005％-0.3％的銀，0.01％-0.15％的鈦，0.01％-0.10％的硅，最高達(dá)到0.2％的鐵和最高達(dá)到0.5％的錫。
17.權(quán)利要求16的方法，其特征在于所述熱加工(16)是在750℃-1030℃的溫度下進(jìn)行熱軋以形成帶材，在所述熱加工(16)和所述冷加工(20)之間，在850℃-1030℃的溫度下，在10秒-15分鐘內(nèi)進(jìn)行固溶退火(14)，然后從超過850℃的溫度淬火(18)至低于500℃的溫度下。
18.權(quán)利要求17的方法，其特征在于在900℃-1020℃的溫度下進(jìn)行所述熱軋(16)，然后用水淬火。
19.權(quán)利要求17的方法，其特征在于所述固溶退火步驟(14)是在900℃-1000℃的溫度下進(jìn)行15秒-10分鐘的帶材退火。
20.權(quán)利要求19的方法，包括在所述第一次時(shí)效退火(22)之后進(jìn)行的第二次時(shí)效退火(24)，其特征在于所述第二次時(shí)效退火是在300-450℃的溫度下進(jìn)行1小時(shí)-20小時(shí)。
21.權(quán)利要求20的方法，其特征在于所述第一次時(shí)效退火(22)是在350-550℃的溫度下進(jìn)行1小時(shí)-10小時(shí)。
22.權(quán)利要求21的方法，包括在所述第二次時(shí)效退火(24)之后形成具有改進(jìn)的抗應(yīng)力弛豫性的電路接頭的步驟。
23.權(quán)利要求19的方法，包括在所述第一次時(shí)效退火(22)之后進(jìn)行冷軋(26)和消除應(yīng)力退火(28)的步驟。
24.權(quán)利要求23的方法，其特征在于在所述第一次時(shí)效退火(22)之后進(jìn)行的冷軋(26)使厚度減少10-50％，所述的消除應(yīng)力退火(28)是在200℃-500℃的溫度下進(jìn)行10秒-10小時(shí)。
25.權(quán)利要求21的方法，包括在所述第二次時(shí)效退火(24)之后進(jìn)行的冷軋(26)和消除應(yīng)力退火(28)的步驟。
26.權(quán)利要求25的方法，其特征在于在所述第二次時(shí)效退火(24)之后進(jìn)行的冷軋(26)使厚度減少10-50％，所述的消除應(yīng)力退火(28)是在200℃-500℃的溫度下進(jìn)行10秒-10小時(shí)。
27.權(quán)利要求24或權(quán)利要求26的方法，包括在所述消除應(yīng)力退火(28)之后由所述銅合金形成電路接頭的步驟。
28.一種形成銅合金的方法，該銅合金具有高導(dǎo)電率，良好的抗應(yīng)力弛豫性和各向同性的彎曲性能，其特征在于包括如下步驟通過連續(xù)的方法鑄造(10)銅合金，以重量計(jì)，該銅合金含有0.15％-0.7％的鉻，余量的銅和不可避免的雜質(zhì)，借此將所述銅合金鑄造成為厚10.2mm-25.4mm的帶材；將所述帶材冷軋(12)至有效進(jìn)行帶材固溶退火(14)的厚度；在850℃-1030℃的溫度下，在10秒-15分鐘內(nèi)固溶退火(14)所述帶材；從超過850℃的溫度淬火(18)所述經(jīng)固溶退火(14)的帶材到低于500℃的溫度；冷加工(20)所述銅合金以使厚度減少40％-80％；和在350℃-900℃的溫度下，進(jìn)行1分鐘-10小時(shí)的第一次時(shí)效退火(22)中退火所述銅合金。
29.權(quán)利要求19的方法，其特征在于所述鑄造步驟(10’)形成矩形鑄錠，通過熱軋(16)，然后進(jìn)行引入冷加工的冷軋步驟(12)將鑄錠壓縮為帶材。
30.權(quán)利要求29的方法，其特征在于在所述引入冷加工的冷軋步驟(12)將所述帶材的厚度減少25％-90％。
31.權(quán)利要求30的方法，包括在所述冷加工(12)引入步驟之后的消除應(yīng)力的退火步驟(28)，所述應(yīng)力退火步驟是在200℃-500℃的溫度下，在10秒-10小時(shí)內(nèi)進(jìn)行的。
32.權(quán)利要求31的方法，包括在所述消除應(yīng)力退火步驟(28)之后形成具有高強(qiáng)度和高導(dǎo)電性的電路接頭的步驟。
33.權(quán)利要求16的方法，其特征在于所述熱加工(32)是在700℃-1030℃的溫度下擠壓形成所述銅合金的棒材。
34.權(quán)利要求33的方法，其特征在于所述熱擠壓(32)在930℃-1020℃的溫度下進(jìn)行，然后用水淬火(34)。
35.權(quán)利要求33的方法，其特征在于所述冷加工(36)是厚度減少量最多達(dá)到98％的擠壓，并且所述退火(38)是在350℃-900℃的溫度下，在1分鐘-6小時(shí)內(nèi)進(jìn)行的。
36.權(quán)利要求35的方法，其特征在于所述冷加工(36)和所述退火(38)至少再重復(fù)進(jìn)行一次。
37.權(quán)利要求36的方法，其特征在于所述棒材在所述后一個(gè)退火步驟(38)之后，經(jīng)過冷擠壓(40)使厚度減少量最多達(dá)到98％。
38.權(quán)利要求33-37任意之一的方法，包括形成具有高強(qiáng)度和高導(dǎo)電率的線材。
39.權(quán)利要求15的方法，其特征在于所述熱加工是在750℃-1030℃的溫度下熱軋(16)形成帶材，并在所述熱加工(16)和所述冷加工(20)之間，在850℃-1030℃的溫度下，在10秒-15分鐘內(nèi)進(jìn)行固溶退火(14)，然后從超過850℃到低于500℃的溫度進(jìn)行的淬火(18)。
40.權(quán)利要求39的方法，其特征在于所述第一次時(shí)效退火(22)是在350℃-550℃的溫度下進(jìn)行1小時(shí)-10小時(shí)。
41.權(quán)利要求40的方法，其特征在于所述第一次時(shí)效退火(22)在400℃-500℃的溫度下進(jìn)行，第二次時(shí)效退火在350℃-420℃的溫度下進(jìn)行。
42.權(quán)利要求40的方法，包括所述第一次時(shí)效退火之后的冷軋(26)和消除應(yīng)力退火(28)的步驟。
43.權(quán)利要求42的方法，其特征在于在所述第一次時(shí)效退火(22)之后進(jìn)行的冷軋(26)使厚度減少10％-50％，所述消除應(yīng)力退火(28)在200℃-500℃的溫度下進(jìn)行10秒-10小時(shí)。
全文摘要
一種具有高強(qiáng)度、超過552MPa的屈服強(qiáng)度、超過80％IACS的高導(dǎo)電率的銅，以重量計(jì)，基本上包括0.15％－0.7％的鉻，0.005％－0.3％的銀，0.01％－0.15％的鈦，0.01％－0.10％的硅，最高達(dá)到0.2％的鐵，最高達(dá)到0.5％的錫，以及余量的銅和不可避免的雜質(zhì)。當(dāng)加工路線包括在高于850℃下進(jìn)行固溶加熱退火(14)并且隨后通過冷軋(20)形成片材、薄帶材，冷軋期間插入罩式退火(22)時(shí)，該合金進(jìn)一步具有基本上各向同性的彎曲特性。結(jié)果該合金特別適于形成用于汽車和多媒體應(yīng)用的盒式電路接頭。該合金也適用于形成棒材、線材或型材。
文檔編號(hào)C22C9/02GK1455823SQ01813029
公開日2003年11月12日 申請(qǐng)日期2001年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月9日
發(fā)明者A·博格爾, J·希格, H·－A·庫(kù)恩, J·F·布里蒂斯, R·N·卡隆, D·E·泰勒 申請(qǐng)人:奧林公司, 維蘭德-工廠股份公司