專利名稱：一種電子材料用稀土銅合金的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電子材料用稀土銅合金，屬于銅合金材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
銅及其合金由于具有良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱、耐蝕、強度、疲勞以及易于制造等特點，在電子、電力、機械以及航天航空等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，成為重要的電氣電子材料。隨著近年來電氣電子設(shè)備向小型化、輕量化發(fā)展，對于電氣電子用材料的性能有了更高的性能要求，如具有好的強度、導(dǎo)電性、彎曲加工性、耐應(yīng)カ松弛性、耐磨性、耐高溫性能等。然而對于銅合金，高強度和高導(dǎo)電性、高強度和良好的彎曲加工性等是ー對相互矛盾的特性。因此迫切需要開發(fā)ー種新型的高性能銅合金材料。

目前世界各國都在積極開發(fā)綜合性能優(yōu)異的銅合金，也申請了許多專利，如US1658186,1778668，2185958，2137282，3027508，4466939，JP213847/83 等等。這些專利就Cu-Fe-P系、Cu-Ni-Si系及Cu-Cr-Zr系等合金成分，制備方法和對某ー特殊性能的改進(jìn)提出的新的技術(shù)方案。中國專利申請?zhí)?00810230786. 0，公開了ー種高彈性高導(dǎo)電無鈹銅合金材料及加工エ藝，其Ni含量為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藝，其強度能夠達(dá)到600 700MPa，導(dǎo)電率達(dá)到25 30% IACS0但是銅合金的強度和導(dǎo)電率都有待提聞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種強度和導(dǎo)電率高的電子材料用稀土銅合金。本發(fā)明的另ー目的是提供一種電子材料用稀土銅合金的制備方法。為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明電子材料用稀土銅合金所采用的技術(shù)方案是ー種電子材料用稀土銅合金，是由以下重量百分比的組分制成鎳0.9 5.0%、硅0. 15 1.7%、鎂0. 01 0. 5%、鋅0. 01 2%、稀土元素0. 02 0. 15%，余量為銅及不可避免的雜質(zhì)，所述的稀土元素為銥、銥和鈰、銥和鑭、或者銥和鈰和鑭。本發(fā)明電子材料用稀土銅合金的優(yōu)選方案為鎳I. 8 4. 5%、娃0. 45 I. I %、鎂0. 06 0. 11%、鋅0. 06 0. 8%、稀土元素0. 05 0. 10 %，余量為銅及不可避免的雜質(zhì)。所述Ni與Si的重量比為3 6 I。本發(fā)明的電子材料用稀土銅合金，加入的Ni、Si析出產(chǎn)生第二相Ni2Si產(chǎn)生強化效果，采用適當(dāng)?shù)腘i、Si含量保證合金在時效后，銅基體中殘留較少的合金元素，使合金獲得相對較高的導(dǎo)電性能；加入的Mg元素非?；顫?，適量添加具有除氧、浄化熔體的作用，同時還能大幅提高材料的耐應(yīng)カ松弛性能，但由于Mg在Cu中固溶度比較高,對導(dǎo)電性影響較大，且太多對材料的彎曲加工性影響較大，確定其添加量在0. 01 0. 5wt%的范圍；加入的Zn有利于改善材料的彎曲加工性，同時還可以改善電子材料鍍Sn的粘附性及耐電遷移性等，同時考慮其對材料導(dǎo)電性的影響，確定其添加量在0. 01 2wt%的范圍；加入的稀土元素銥具有很好的活性，具有不同稀土元素的除殘余氧、浄化熔體、利于精煉、除氣和微合金化作用，還能夠顯著的提高鎂和鋅在銅合金中的作用，顯著的提高改善合金的導(dǎo)電性、拉伸強度和抗高溫軟化性能，同時在加入銥的同時還可以加入鈰和/或鑭，提高除殘余氧、浄化熔體、利于精煉、除氣和微合金化的作用。本發(fā)明的電子材料用稀土銅合金是在是在傳統(tǒng)的CuNiSi合金基礎(chǔ)上，加入微量的鎂、鋅以及銥、鈰、鑭稀土元素，并調(diào)整了銅合金中各元素的百分含量，使微量稀土元素和鎂、鋅產(chǎn)生協(xié)同作用，同時改善銅合金的強度和導(dǎo)電性性能，抗拉強度達(dá)到550 900MPa、電導(dǎo)率達(dá)到35 79% IACS、延伸率達(dá)到5%以上，能較好地滿足電子材料用銅合金的性能需求。本發(fā)明的電子材料用稀土銅合金可以采用常規(guī)方法制備，以下給出稀土銅合金的制備方法予以說明按照配方量取各組分進(jìn)行配料，1200 1350°C熔煉形成鑄錠；溫度850 950°C的熱鍛，變形量70 85% ;850 1080°C的固溶處理0. 5 lh，軋制率在0 70%的中間冷軋；400 550°C的時效處理，以及軋制率在30 70%的冷軋變形；冷軋后 200 400°C的去應(yīng)カ退火處理0. 5 I. 5h。
具體實施例方式實施例I本實施例的電子材料用稀土銅合金是由以下重量百分比的組分制成1. 8%鎳、
0.45%硅、0. 06%鎂、0. 06%鋅、0. 05%銥，其余為銅和不可避免的雜質(zhì)。本實施例的制備方法是按照上述重量百分比稱取原料熔煉，在1250°C下進(jìn)行熔煉，形成鑄錠；對鑄錠進(jìn)行熱鍛，溫度860°C，變形量70% ;在箱式電阻爐中進(jìn)行900°C X Ih的固溶處理，而后進(jìn)行變形量為60%的預(yù)冷軋。為了保證合金具有高的綜合性能，進(jìn)行多次的時效處理和冷軋變形相結(jié)合。本實施例的時效處理為三次，第一次時效溫度為4500C X lh，冷軋變形量為50% ;第二次時效處理溫度為430°C X 2h，冷軋變形量為60% ；第三次時效溫度為400°C X 2. 5h。進(jìn)行最終60%的冷軋變形處理，再經(jīng)250°C X Ih的去應(yīng)力退火處理。得到綜合性能較好的稀土銅合金材料，其抗拉強度達(dá)到730MPa、電導(dǎo)率達(dá)到69% IACS、延伸率達(dá)到10%。實施例2本實施例的電子材料用稀土銅合金是由以下重量百分比的組分制成4. 8%鎳、
1.4%硅、0. 3%鎂、I. 5%鋅、0. 06%銥、0. 06%鈰，其余為銅和不可避免的雜質(zhì)。本實施例的制備方法是按照上述重量百分比稱取原料熔煉熔煉溫度1350°C，形成鑄錠；對鑄錠熱鍛，溫度880°C，變形量75%;進(jìn)行930°C Xlh的固溶處理，而后進(jìn)行變形量為40%的預(yù)冷軋。為了保證合金具有高的綜合性能，進(jìn)行多次的時效處理和冷軋變形相結(jié)合。本實施例的時效處理為三次，第一次時效溫度為480°C X lh，冷軋變形量為40%;第二次時效處理溫度為460°C X lh，冷軋變形量為40%;第三次時效溫度為440°C X I. 2h。進(jìn)行最終40%的冷軋變形，再經(jīng)350°C X I. 5h的去應(yīng)カ退火處理。其抗拉強度達(dá)到880MPa、電導(dǎo)率達(dá)到37% IACS、延伸率達(dá)到7. 5%。實施例3本實施例的電子材料用稀土銅合金是由以下重量百分比的組分制成1.0%鎳、0. 18%硅、0. 04%鎂、0. 03%鋅、0. 02%銥、0. 02%鑭，其余為銅和不可避免的雜質(zhì)。本實施例的制備方法是按照上述重量百分比稱取原料熔煉，熔煉溫度1200°C，形成鑄錠；對鑄錠熱鍛，溫度910°C，變形量80% ;進(jìn)行860°C X0. 5h的固溶處理；而后進(jìn)行變形量30%的預(yù)冷軋。對預(yù)冷軋材料進(jìn)行三次時效和冷軋。第一次時效溫度為5000C X0. 5h，冷軋變形量為40%;第二次時效溫度為450°C X lh，冷軋變形量為60%;第三次時效溫度為400°C X2h。對多次時效材料進(jìn)行最終的60%冷軋變形，再經(jīng)300°C X0. 5h的去應(yīng)カ退火處理。即得到電子材料用銅合金材料，其抗拉強度達(dá)到720MPa、電導(dǎo)率達(dá)到78% IACS、延伸率達(dá)到12%。實施例4本實施例的電子材料用稀土銅合金是由以下重量百分比的組分制成2. 5%鎳、
0.58%硅、0. 11%鎂、0. 4%鋅、0. 05%銥、0. 03%鑭，其余為銅和不可避免的雜質(zhì)。本實施例的制備方法是按照上述重量百分比稱取原料熔煉，熔煉溫度1250°C，形成鑄錠；對鑄錠熱鍛，溫度900°C，變形量70% ;進(jìn)行950°C X0. 5h固溶處理；而后進(jìn)行變形量40%的預(yù)冷軋?zhí)幚?。對預(yù)冷軋材料進(jìn)行三次時效和冷軋。第一次時效溫度為4800C父111，冷軋變形量為40%;第ニ次時效溫度為460でX lh，冷軋變形量為60%;第三次時效溫度為440°C X lh。對多次時效材料進(jìn)行最終的70%冷軋變形，再經(jīng)250°C X Ih的去應(yīng)カ退火處理。即得到電子材料用銅合金材料，其抗拉強度達(dá)到770MPa、電導(dǎo)率達(dá)到61%IACS、延伸率達(dá)到9%。實施例5本實施例的電子材料用稀土銅合金是由以下重量百分比的組分制成2. 5%鎳、0. 56%硅、0. 08%鎂、0. 4%鋅、0. 03%銥、0. 04%鈰，其余為銅和不可避免的雜質(zhì)。本實施例的制備方法是按照上述重量百分比稱取原料熔煉，熔煉溫度1250°C，形成鑄錠；對鑄錠熱鍛，溫度900°C，變形量80%;進(jìn)行950°C Xlh固溶處理；而后進(jìn)行變形量60%的預(yù)冷軋?zhí)幚怼︻A(yù)冷軋材料進(jìn)行兩次時效和冷軋。第一次時效溫度為4600C X I. 5h，變形量為50%的冷軋?zhí)幚?；第二次時效溫度為440°C X2h。對多次時效的材料進(jìn)行最終的50%冷軋變形，再經(jīng)350°C Xlh的去應(yīng)カ退火處理。即得到電子材料用銅合金材料，其抗拉強度達(dá)到710MPa、電導(dǎo)率達(dá)到58% IACS、延伸率達(dá)到10%。實施例6本實施例的電子材料用稀土銅合金是由以下重量百分比的組分制成3. 6%鎳、0. 8%硅、0. 08%鎂、0. 4%鋅、0. 02%銥、0. 03%鈰、0. 04%鑭，其余為銅和不可避免的雜質(zhì)。本實施例的制備方法是按照上述重量百分比稱取原料熔煉，熔煉溫度1300°C，形成鑄錠；對鑄錠熱鍛，溫度930°C，變形量為80% ;進(jìn)行980°C Xlh固溶處理；而后進(jìn)行變形量為30%的預(yù)冷軋?zhí)幚怼︻A(yù)冷軋材料進(jìn)行三次時效和冷軋。第一次時效溫度為4800C X2h，冷軋變形量為45%;第二次時效溫度為460°C X I. 5h，冷軋變形量為50%;第三次時效溫度為440°C Xlh。對多次時效材料進(jìn)行最終的60%冷軋變形，再經(jīng)400°C X0. 5h的去應(yīng)カ退火處理。即得到電子材料用銅合金材料，其抗拉強度達(dá)到820MPa、電導(dǎo)率達(dá)到50% IACS、延伸率達(dá)到8%。實施例7本實施例的電子材料用稀土銅合金是由以下重量百分比的組分制成3. 6%鎳、0.8%硅、0. 08%鎂、0. 5%鋅、0. 05%銥，其余為銅和不可避免的雜質(zhì)。本實施例的制備方法是按照上述重量百分比稱取原料熔煉，熔煉溫度1300°C，形成鑄錠；對鑄錠熱鍛，溫度910°C，變形量80%;進(jìn)行960°C X Ih的固溶處理；而后進(jìn)行變形量30%的預(yù)冷軋。對預(yù)冷軋材料進(jìn)行兩次時效和冷軋。第一次時效溫度為520°C Xlh,冷軋變形量為40%;第二次時效溫度為480°C Xlh。對多次時效材料進(jìn)行最終的70%冷軋變形，再經(jīng)250°C X Ih的去應(yīng)カ退火處理。即得到電子材料用銅合金材料，其抗拉強度達(dá)到810MPa、電導(dǎo)率達(dá)到48% IACS、延伸率達(dá)到9. 5%。實施例8本實施例的電子材料用稀土銅合金是由以下重量百分比的組分制成4. 5%鎳、 1.1%硅、0. 08%鎂、0. 8%鋅、0. 04%銥、0. 03%鈰、0. 03%鑭，其余為銅和不可避免的雜質(zhì)。本實施例的制備方法是按照上述重量百分比稱取原料熔煉，熔煉溫度1350°C，形成鑄錠；對鑄錠熱鍛，溫度930°C，變形量75% ;進(jìn)行1050°C Xlh固溶處理；而后進(jìn)行變形量25%的預(yù)冷軋?zhí)幚怼︻A(yù)冷軋材料進(jìn)行三次時效和冷軋。第一次時效溫度為4900C X 2. 5h，冷軋變形量為35% ;第二次時效溫度為470°C X lh，冷軋變形量為40% ;第三次時效溫度為450°C Xlh。對多次時效材料進(jìn)行最終的65%冷軋變形，再經(jīng)400°C Xlh的去應(yīng)カ退火處理。即得到電子材料用銅合金材料，其抗拉強度達(dá)到880MPa、電導(dǎo)率達(dá)到41% IACS、延伸率達(dá)到7%0對比例I本對比例的電子材料用稀土銅合金以及制備與實施例I相同，區(qū)別僅在于合金元素中不加入銥元素。最終得到的電子材料用稀土銅合金的抗拉強度為650MPa、電導(dǎo)率為65% IACS、延伸率為9%0對比例2本對比例的電子材料用稀土銅合金以及制備與實施例8相同，區(qū)別僅在于合金元素中不加入銥元素，同時將鈰和鑭的含量分別提高至0. 05%，保持總稀土含量不變。最終得到的電子材料用稀土銅合金的抗拉強度為800MPa、電導(dǎo)率為36% IACS、延伸率為6%。
權(quán)利要求
1.一種電子材料用稀土銅合金，其特征在干是由以下重量百分比的組分制成鎳O.9 5. 0%、硅 O. 15 I. 7%、鎂 O. Ol O. 5%、鋅 O. 01 2%、稀土元素 O. 02 O. 15%，余量為銅及不可避免的雜質(zhì)，所述的稀土元素為銥、銥和鈰、銥和鑭、或者銥和鈰和鑭。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電子材料用稀土銅合金，其特征在于是由以下重量百分比的組分制成鎳I. 8 4.5%、硅O. 45 11 %、鎂O. 06 O. 11 %、鋅O. 06 0.8%、稀土元素O. 05 O. 10%,余量為銅及不可避免的雜質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的電子材料用稀土銅合金，其特征在于所述Ni與Si的重量比為3 6 I。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電子材料用稀土銅合金，是由以下重量百分比的組分制成鎳0.9～5.0％、硅0.15～1.7％、鎂0.01～0.5％、鋅0.01～2％、稀土元素0.02～0.15％，余量為銅及不可避免的雜質(zhì)，所述的稀土元素為銥、銥和鈰、銥和鑭、或者銥和鈰和鑭。本發(fā)明的電子材料用稀土銅合金是在是在傳統(tǒng)的CuNiSi合金基礎(chǔ)上，加入微量的鎂、鋅以及銥、鈰、鑭稀土元素，并調(diào)整了銅合金中各元素的百分含量，使微量稀土元素和鎂、鋅產(chǎn)生協(xié)同作用，同時改善銅合金的強度和導(dǎo)電性性能，抗拉強度達(dá)到550～900MPa、電導(dǎo)率達(dá)到35～79％IACS、延伸率達(dá)到5％以上，能較好地滿足電子材料用銅合金的性能需求。
文檔編號C22C9/06GK102851534SQ20121000609
公開日2013年1月2日 申請日期2012年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月10日
發(fā)明者賈淑果, 趙培峰, 寧向梅, 宋克興, 田保紅, 陳少華, 任鳳章, 王俊峰 申請人:河南科技大學(xué)