一种均热板用铜合金板带材的制备及加工方法技术

本发明专利技术涉及一种均热板用铜合金板带及其制备方法，属于有色金属加工领域。它的重量百分比组成为：Ni：0.5~1.3%，P：0.15～0.25%，Zn：0.05～1.5%，其余为Cu。另外，该合金还含有La、Ce和Y三种元素的一种或多种，其总量为：0.01～1%。通过熔炼及铸造、热轧、铣面、初轧、中间退火、中轧、高温在线固溶、精轧、时效退火处理等加工工艺得到该材料。本发明专利技术铜合金的屈服强度为620~680MPa，延伸率为6~12%，导电率为61～67%IACS，导热率为240~270W/(m·K)，150℃×100h的应力松弛率为12～17%，具有较好的综合性能，能够满足5G电子设备集成化、小型化和环境复杂化的发展需求。

Preparation and processing of copper alloy plate and strip for soaking plate

【技术实现步骤摘要】
一种均热板用铜合金板带材的制备及加工方法
本专利技术涉及一种均热板用铜合金板带材的制备及加工方法，属于有色金属加工领域。
技术介绍
均热板是由一种由壳板、吸液芯、工质和充液管组成的能进行气液相变传热的板状传热装置，作为典型的散热元器件，主要应用于通信、LED芯片、大功率激光发射器等领域。随着5G产业的不断发展，高频率的引入、硬件零部件的升级，以及联网设备和天线数量的成倍增长，导致通讯设备的功耗不断增大，发热量也随之快速上升，对均热板的各项性能提出了更高的要求。由于均热板内部存在大量用于气液相变的毛细结构，这就要求壳体材料既能够快速传输热量，又能在复杂环境下有效地保护内部微结构，并且在长时间工作下具有更高的稳定性。传统的均热板的壳体材料普遍采用纯铜，纯铜具有良好的导热率，有利于热量的快速传导，但纯铜强度较低、耐蚀性和抗应力松弛能力较差，无法满足高热流密度下新一代均热板精密化、高集成化、小型化的新要求。目前，市场上常见的铜合金主要有黄铜、锡磷青铜、铜铁磷等系列合金。黄铜具有较高的强度、良好的加工性能、较低的加工制造成本以及成熟的生产工艺，锡磷青铜具有高强、高弹、耐腐蚀等良好特性，是应用最为广泛的弹性铜合金之一，但这两种合金的导热率较低，不符合均热板用材料的基本性能要求。铜铁磷系合金具有良好的导电导热性能以及高抗应力松弛特性，但强度较低，不适用于5G通信设备复杂的应用环境。因此，急需开发一种综合性能优异的新一代均热板用铜合金，满足5G通信产业发展对高性能导热元器件的迫切需求。
技术实现思路
r>针对现有技术存在的不足，本专利技术旨在提供一种综合性能优异的新一代均热板用铜合金，通过加入Ni、P、Zn、稀土等微量元素，以弥补现有铜合金及均热板用铜性能的不足，满足5G通信时代电子设备集成化、小型化和环境复杂化的发展需求。为实现上述目的，本专利技术提供了如下的技术方案：一种均热板用铜合金板带材，其特征在于：它的重量百分比组成为：Ni：0.5～1.3%，P：0.15～0.25%，Zn：0.05～1.5%，其余为Cu。作为本专利技术的改进，该合金还含有La、Ce和Y，总量为：0.01～1%，这三种元素可单一加入，也可两两混合或三种同时加入。作为本专利技术的优选，该合金纵向和横向截面上有粒径为50nm～500nm的球状Ni3P相，其析出密度为1×1017~2×1018个/m3。作为本专利技术的改进，包括以下步骤：a.按照质量百分比进行配料、投料、熔炼及铸造，b.热轧，c.铣面，d.初轧，e.中间退火处理，f.中轧，g.高温快速固溶处理，h.精轧，i.时效处理。作为本专利技术的进一步改进，在步骤a中，在非真空感应炉中加入电解铜、电解镍，待以上材料均熔化后，继续添加铜磷中间合金、锌锭，铜镧、铜铈、铜钇三种中间合金的一种或多种，将温度升至1300～1350℃，待熔体完全熔化后，将熔体倒入保温炉中均匀搅拌，铸造温度控制在1240～1280℃，保温30min后浇铸。作为本专利技术的具体技术方案，在步骤b中，所述热轧加热温度为860～930℃，保温时间为2～6h，然后再进行热轧，终轧温度控制在750～800℃，随后进行水冷。作为本专利技术的改进，所述初轧的总变形量为70～90%。作为本专利技术的优选，所述中间退火温度为500～600℃，保温时间为5～8h，冷却方式为氢气和氮气的混合气体。作为本专利技术的具体技术方案，所述中轧的总变形量为60～80%。作为本专利技术的改进，所述高温在线固溶处理的温度为930℃～1030℃，退火速度10～20m/min，冷却速度60～80℃/s，冷却方式为氮气和氢气的混合气体。作为本专利技术的优选，所述精轧的总变形量为20～60%。作为本专利技术的改进，所述时效温度为400～600℃，保温时间为1～6h，冷却方式为氢气和氮气的混合气体。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术的铜合金在保持较高导电导热性能的同时，具有较高的屈服强度及优异的抗应力松弛性能，而且具有良好的冷热加工特性。本专利技术通过在材料中添加Ni、P、Zn等微量合金元素，一方面起到固溶强化作用，提高了合金的抗拉强度、屈强比以及抗应力松弛特性；另一方面由于Ni-P相的存在，不仅起到了析出强化效果，更进一步提升了合金的导电、导热、耐蚀性能和抗软化性能。本专利技术的新一代均热板用铜合金的屈服强度为620~680MPa，延伸率为6~10%，导电率为61～67%IACS，导热率为240~270W/(m·K)，150℃×100h的应力松弛率为12～16%，具有较好的综合性能，能够满足5G电子设备集成化、小型化和环境复杂化的发展需求。附图说明图1和图2为本专利技术中均热板用铜合金的扫描电镜图片。具体实施方式参照附图对本专利技术中均热板用铜合金板带材的制备及加工方法的实施例做进一步说明。如附图所示，本专利技术较佳实施例所提供的本专利技术中所述铜合金的制备及加工工艺为：a.按照质量百分比进行配料、投料、熔炼及铸造，b.热轧，c.铣面，d.初轧，e.中间退火处理，f.中轧，g.高温快速固溶处理，h.精轧，i.时效处理。本专利技术的合金采用以下原料熔炼：电解铜、电解镍、铜磷合金、纯锌、铜镧中间合金、铜铈中间合金、铜钇中间合金。实施例1合金的成分见表1的实施例1。1.熔炼：在非真空感应炉中加入电解铜、电解镍，待以上材料均熔化后，继续添加铜磷中间合金、锌锭，铜镧、铜铈、铜钇三种中间合金的一种或多种，将温度升至1310℃，待熔体完全熔化后，将熔体倒入保温炉中均匀搅拌，铸造温度控制在1250℃，保温30min后浇铸。2.热轧：将上述合金铸锭在步进箱式炉中进行加热，温度为900℃，保温时间为3h，然后再进行热轧，终轧温度控制在760℃，随后进行水冷。3.初轧：将铣面后的合金板材进行初轧，冷轧加工率为70%。4.中间退火处理，将冷轧后板材放置钟罩式退火炉进行中间退火处理，退火温度为550℃，保温时间为6h，冷却方式为氢气和氮气的混合气体。5.中轧：将退火处理后的合金板材进行中轧，冷轧加工率为70%。6.在线高温快速固溶处理：固溶处理温度为1000℃，退火速度15m/min，冷却速度70℃/s，冷却方式为氮气和氢气的混合气体。7.精轧：冷轧加工率为30%。8.时效处理：时效温度为500℃，保温时间为3h，冷却方式为氢气和氮气的混合气体。经过以上熔炼、热轧、铣面、初轧、中间退火、中轧、在线固溶、精轧、时效退火等加工处理后，其性能见表2中的实施例1。实施例2合金的成分见表1的实施例2。1.熔炼：在非真空感应炉中加入电解铜、电解镍，待以上材料均熔化后，继续添加铜磷中间合金、锌锭，铜镧、铜铈、铜钇三种中间合金的一种或多种，将温度升至1320℃，待熔体完全熔化后，将熔体倒入保温炉中均匀搅拌，铸造温度控制在1260℃，保温30min后浇铸。2.热轧：将上述合金铸锭在步进箱式炉中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种均热板用铜合金板带材，其特征在于：它的重量百分比组成为：Ni：0.5～1.3%，P：0.15～0.25%， Zn：0.05～1.5%，其余为Cu。/n

【技术特征摘要】
1.一种均热板用铜合金板带材，其特征在于：它的重量百分比组成为：Ni：0.5～1.3%，P：0.15～0.25%，Zn：0.05～1.5%，其余为Cu。


2.根据权利要求1所述的均热板用铜合金板带材，其特征在于：该合金还含有La、Ce和Y，总量为：0.01～1%，这三种元素可单一加入，也可两两混合或三种同时加入。


3.根据权利要求1所述的均热板用铜合金板带材，其特征在于：该合金纵向和横向截面上有粒径为50nm～500nm的球状Ni3P相，其析出密度为1×1017~2×1018个/m3。


4.一种如权利要求1所述的均热板用铜合金板带材的制备加工方法，包括以下步骤：a.按照质量百分比进行配料、投料、熔炼及铸造，b.热轧，c.铣面，d.初轧，e.中间退火处理，f.中轧，g.高温快速固溶处理，h.精轧，i.时效处理。


5.根据权利要求4所述的均热板用铜合金板带材的制备加工方法，其特征在于：在步骤a中，在非真空感应炉中加入电解铜、电解镍，待以上材料均熔化后，继续添加铜磷中间合金、锌锭，铜镧、铜铈、铜钇三种中间合金的一种或多种，将温度升至1300～1350℃，待熔体完全熔化后，将熔体倒入保温炉中均匀搅拌，铸造温度控制在1240～1280℃，保温30min后浇铸。


6.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：马吉苗，刘峰，杨振，蒋志晶，王平，
申请(专利权)人：宁波兴业盛泰集团有限公司，宁波兴业鑫泰新型电子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33