本發明涉及銅合金材料的制備加工技術，特別涉及一種高強高導銅合金的制備方法。
背景技術：
：高強度高彈性銅合金材料被廣泛地應用于電子、電力、輕工等領域，特別是銅合金以優良的導電導熱性且價格低廉已成為理想的引線框架材料。銅鎳硅是一種沉淀強化型合金，由于其具有高強度、高彈性、較好的導電性能及良好的抗應力松弛性能，可廣泛地用于制造儀器、儀表和電器中的各種彈性元器件。近年來，隨著電子信息，現代通信、交通、電力等工業發展，對高強高彈等高性能銅合金提出了更高的要求，如：在溫室和高溫下保持的導電、導熱性、硬度好，具有良好的變形和加工性能等。為此，許多學者通過添加Co、Zn、P、Cr、Al等元素試圖開發新一代高強高彈銅合金：如美國專利No.6506269公開了具有控制添加量的鎳、鈷、硅和鎂或磷兩者之一的銅合金，該專利采用低溫方法處理銅合金是報道示例銅合金的導電性為51.5%IACS，抗拉強度為905Mpa，但是低溫方法對銅合金實施過量的冷加工，不僅加工格成本高，且可能會導致應力松弛抗力下降；專利CN102560191A公開了一種高性能彈性銅合金及其制備和加工方法，該專利在銅鎳鈷硅合金中控制添加Mg、Ag、Sn、RE等元素來制備高性能銅合金，其報道示例銅合金的導電性為52%IACS，抗拉強度為910Mpa，但該合金添加劑中Ag、RE價格昂貴。技術實現要素：本發明的目的在于提供一種生產成本低、綜合性能好的高強高導銅合金的制備方法，所制得的銅合金材料具有高強度、高導電性、耐熱性好的特點，能適應現代電子元件對材料的要求。為實現上述目的，本發明一種高強高導銅合金的制備方法通過往Cu-Ni-Si合金中再添加合金元素Co、Cr、V、Zn和Al，以提高合金材料的綜合性能，操作步驟如下：（1）將原料按照質量百分比為Ni0.5%~3.5%、Si0.3%~1%、Co0.3%~1.2%、Cr0.01%~0.3%、V0.01%~0.2%、Zn0.01%~0.4%、Al0.01%~0.1%、其余為銅的比例進行配料，再投料、熔煉和澆鑄；（2）銑面；（3）熱軋；（4）退火；（5）冷軋；（6）一次時效處理；（7）冷軋；（8）二次時效處理；（9）酸洗；（10）成品退火，獲得高強高導銅合金產品。所述步驟（1）中的投料順序為：先加入Cu和Ni，采用質量比為硼砂：玻璃粉=1.8:1的混合物進行覆蓋，熔化后再加入Co、Cr、V、Zn和Al，熔煉完成后加入Si，最后出爐澆鑄。所述步驟（1）中熔煉溫度為1050℃~1400℃，澆鑄溫度為1000℃~1200℃。所述步驟（3）中熱軋溫度為750℃~980℃。所述步驟（4）中退火溫度為900℃~1000℃，時間為0.5~8h。所述步驟（6）中一次時效處理溫度為350℃~600℃，時間為1~15h。所述步驟（8）中二次時效處理溫度為300℃~500℃，時間為1~15h。上述高強高導銅合金的制備方法通過在Cu-Ni-Si合金中添加Co、Al、Zn、V等微量元素能有效的提高合金的性能：添加少量Zn能阻止脆性金金屬化合物(Cu2Sn)的形成，改善銅合金與焊料的結合；添加少量的Cr元素，可以和剩余的Si元素形成Cr3Si粒子，消除了基體中殘余Si元素對導電率的影響；添加A1元素能使Cu-Ni-Si中的強度提高。故本發明通過適量添加幾種微量元素，來提高銅合金的導電性和強度，進一步提升Cu-Ni-Si合金的性能。本發明一種新型高強高導電銅合金的制備方法，能細化銅合金晶粒，提高合金強度，凈化銅基體，提高合金導電性，具有以下有益效果：（1）本發明制得的高強度高導電銅合金抗拉強度σb可達到790~960Mpa，塑性延伸率δ為3%~10%，電導率為38%~56%ICAS。（2）本發明制得的銅合金具有高彈性、高強度、高疲勞性、耐熱性好，并兼備了高電性的優點。（3）本發明通過添加微量合金元素在不改變C7025銅合金生產工藝流程的前提下，可顯著提高Cu-Ni-Si合金的強度和導電性，符合現代引線框架材料的發展需求。具體實施方式以下結合具體實施方式對本發明一種高強高導銅合金的制備方法作進一步詳細說明。本發明一種高強高導銅合金的制備方法，先按照質量百分比稱取原料，再將原料按照一定的次序投料熔煉，隨后依次進行澆鑄、銑面、熱軋、退火、冷軋、一次時效處理、冷軋、二次時效處理、酸洗、成品退火工序；各操作步驟的工藝參數如下：原料的成分：按照質量百分比為Ni0.5%~3.5%、Si0.3%~1%、Co0.3%~1.2%、Cr0.01%~0.3%、V0.01%~0.2%、Zn0.01%~0.4%、Al0.01%~0.1%、其余為銅；投料與熔煉：先加入Cu和Ni，采用質量比為硼砂：玻璃粉=1.8:1的混合物進行覆蓋，熔化后再加入Co、Cr、V、Zn和Al，熔煉完成后加入Si，熔煉溫度為1050℃~1400℃；澆鑄：溫度為1000℃~1200℃；熱軋：溫度為750℃~980℃；退火：溫度為900℃~1000℃，時間為0.5~8h；一次時效處理：溫度為350℃~600℃，時間為1~15h；二次時效處理：溫度為300℃~500℃，時間為1~15h；實施例1（1）按照質量百分比為Ni1.9%、Si0.55%、Co0.9%、Cr0.02%、V0.01%、Zn0.02%、Al0.02%、其余為銅進行配料；（2）首先，往坩堝中加入電解銅和電解鎳，采用質量比為硼砂：玻璃粉=1.8:1的混合物進行覆蓋，熔化后再加入Co、Cr、V、Zn和Al，熔煉完成后加入Si，熔煉溫度為1050℃~1400℃；（3）出爐、拔渣、鐵模澆鑄，澆鑄溫度控制在1100℃得到合金鑄坯；（4）將獲得的合金鑄坯進行銑面（上下表面各銑0.9mm）；隨后進行熱軋，熱軋溫度890℃，熱軋時間6h，熱軋形變量ε=70%；（5）將上述的熱軋坯放入退火爐中進行退火固溶，退火溫度950℃，退火時間3h，之后取出水冷；（6）先將水冷鑄坯進行一次冷軋，冷軋形變量ε=70%；隨后進行一次時效處理，時效溫度605℃，時效時間5h；再進行二次冷軋，冷軋形變量ε=50%；其后進行二次時效，時效溫度350℃，時效時間5h；（7）將二次時效處理后的帶材進行酸洗和成品退火，獲得產品。實施例2（1）按照質量百分比為Ni2.4%、Si0.55%、Co0.6%、Cr0.01%、V0.02%、Zn0.02%、Al0.01%、其余為銅進行配料；（2）首先，往坩堝中加入電解銅和電解鎳，采用質量比為硼砂：玻璃粉=1.8:1的混合物進行覆蓋，熔化后再加入Co、Cr、V、Zn和Al，熔煉完成后加入Si，熔煉溫度為1050℃~1400℃；（3）出爐、拔渣、鐵模澆鑄，澆鑄溫度控制在1100℃得到合金鑄坯；（4）將獲得的合金鑄坯進行銑面（上下表面各銑0.9mm）；隨后進行熱軋，熱軋溫度890℃，熱軋時間6h，熱軋形變量ε=70%；（5）將上述的熱軋坯放入退火爐中進行退火固溶，退火溫度950℃，退火時間3h，之后取出水冷；（6）先將水冷鑄坯進行一次冷軋，冷軋形變量ε=70%；隨后進行一次時效處理，時效溫度610℃，時效時間6h；再進行二次冷軋，冷軋形變量ε=50%；其后進行二次時效，時效溫度345℃，時效時間5h；（7）將二次時效處理后的帶材進行酸洗和成品退火，獲得產品。實施例3（1）按照質量百分比為Ni1,6%，Si0.4%、Co0.9%、Cr0.03%、V0.03%、Zn0.01%、Al0.01%、其余為銅進行配料；（2）首先，往坩堝中加入電解銅和電解鎳，采用質量比為硼砂：玻璃粉=1.8:1的混合物進行覆蓋，熔化后再加入Co、Cr、V、Zn和Al，熔煉完成后加入Si，熔煉溫度為1050℃~1400℃；（3）出爐、拔渣、鐵模澆鑄，澆鑄溫度控制在1100℃得到合金鑄坯；（4）將獲得的合金鑄坯進行銑面（上下表面各銑0.9mm）；隨后進行熱軋，熱軋溫度890℃，熱軋時間6h，熱軋形變量ε=70%；（5）將上述的熱軋坯放入退火爐中進行退火固溶，退火溫度950℃，退火時間3h，之后取出水冷；（6）先將水冷鑄坯進行一次冷軋，冷軋形變量ε=70%；隨后進行一次時效處理，時效溫度605℃，時效時間5h；再進行二次冷軋，冷軋形變量ε=50%；其后進行二次時效，時效溫度345℃，時效時間5h；（7）將二次時效處理后的帶材進行酸洗和成品退火，獲得產品。以上三個實施例的處理效果對比見表1，從表1可見三組實施例所獲得的合金帶材中的抗拉強度與電導率較目前通用的C7025合金材料均有顯著提升，且具有較好的延伸率，符合引線框架材料的發展需求。表1各實施例效果對比表性能延伸率抗拉強度電導率實例18%810Mpa51%實例28%870Mpa47%實例37%790Mpa52%C702510%705Mpa40%表1看出，實施例1獲得的銅合金帶材的綜合性能最好，是最佳實施例。應當說明的是，本發明的應用不限于上述的舉例，對本領域普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以根據上述說明加以改進或修飾，所有這些改進或修飾都應落入本發明權利要求的保護范圍內。當前第1頁1 2 3