一种高强高导铜合金的高效短流程制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高强高导铜合金的高效短流程制备方法，包括如下步骤：(a)水平连铸得到铜合金的铸态初坯，所得铸态初坯内合金元素均处于过饱和固溶态；(b)将步骤(a)所得的铸态初坯扒皮后，直接依次进行连续挤压、冷加工和时效退火处理得到铜合金，并且在连续挤压过程中保持坯料的合金元素处于过饱和固溶态。本发明专利技术所提供的连续化制备高强高导铜合金的方法，能缩短流程、降低能耗和成本、提高产品成型率并保障铜合金的高强度和高电导率。

An efficient and short process preparation method of high strength and high conductivity copper alloy

【技术实现步骤摘要】
一种高强高导铜合金的高效短流程制备方法
：本专利技术涉及有色金属加工
，尤其涉及一种高强高导铜合金的制备方法。
技术介绍
：作为导体材料的典型代表，铜合金在电气工程领域有着广泛应用。随着5G信息时代的发展，对所用关键铜合金导体提出更高的性能要求。以大规模集成电路为例，由于电路集成度越来越高，功率密度持续提升，这要求作为集成电路引线框架铜合金不仅具有高强度还必须具有高的电导率和热导率，从而保证产生尽可能低的热效应并快速导出热量。同时为了满足半导体工艺要求，引线框架铜合金还必须具有优良的尺寸精度，也即需要具备高强、高导、高精度多种特性。以4G/5G手机的接插件为例，最为常见的就是手机充电接口所用的铜合金接插件。不仅需要具备高电导率以尽量降低接触电阻和大电流充电热效应，还必须具备高强度以满足尺寸持续小型化需求，同时还需要具备抗应力松弛性能以保持设定的接插力，也即需要具备高强、高导、抗应力松弛多种特性。开发各种高强高导铜合金及其高效优质制备技术是铜合金领域共同关心的重要发展方向。目前围绕高强高导铜合金的材料成分设计主要集中在铜银、铜镁、铜本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铜合金的制备方法，包括如下步骤：/n(a)水平连铸得到铜合金的铸态初坯，所得铸态初坯内合金元素均处于过饱和固溶态；/n(b)将步骤(a)所得的铸态初坯扒皮后，直接依次进行连续挤压、冷加工和时效退火处理得到铜合金，并且在连续挤压过程中保持坯料的合金元素处于过饱和固溶态。/n

【技术特征摘要】
1.一种铜合金的制备方法，包括如下步骤：
(a)水平连铸得到铜合金的铸态初坯，所得铸态初坯内合金元素均处于过饱和固溶态；
(b)将步骤(a)所得的铸态初坯扒皮后，直接依次进行连续挤压、冷加工和时效退火处理得到铜合金，并且在连续挤压过程中保持坯料的合金元素处于过饱和固溶态。


2.如权利要求1所述的铜合金的制备方法，其特征在于：所述的水平连铸按照如下实施：在保温炉侧下方安装至少一个多路水冷结晶器，所述多路水冷结晶器在沿初坯引出方向依次设置3组独立的冷却单元，实现多路进水和多路出水，并采用逆冷却方式，第1组冷却单元最靠近保温炉；使每组冷却单元的进水口的温度低于20℃，并通过如下方式控制3组冷却单元的温度梯度：第3组冷却单元的水流量V3与初坯截面积S需满足0.5L/(min·mm2)<V3/S<2L/(min·mm2)，第2组冷却单元的水流量V2和第1组冷却单元的水流量V1按照V1:V2:V3＝1.5:1.2:1的原则确定；在所述多路水冷结晶器第1组和第2组冷却单元的水冷套外壁设置电磁感应线圈实现电磁搅拌，电磁搅拌方式为旋转搅拌，电流频率设置为2～500Hz；控制初坯截面积S为2000～50mm2，其引出速度ν与初坯截面积需满足0.5mm·min≤S/ν≤20mm·min；在所述多路水冷结晶器出口向外1000mm范围内设置水幕喷淋冷却装置对初坯进行冷却，喷淋装置采用雾化喷嘴，喷嘴间隔为10～20mm，根据坯料尺寸设置数量，使喷嘴与坯料表面间距10～50mm，水压0.5～0.8MPa，从而得到合金元素均处于过饱和固溶态的初坯。


3.如权利要求2所述的铜合金的制备方法，其特征在于：一套水平连铸系统搭配搭配2～4个多路水冷结晶器，实现2～4条初坯的连续引出，此时结晶器的排布方式为一字排开，间隔200～400mm，每套多路水冷结晶器均配置独立的水冷和电磁装置。


4.如权利要求1-3之一所述的铜合金的制备方法，其特征在于：所述步骤(b)中的连续挤压的工艺条件为：
(1.1)挤压模具采用锻造高温镍基合金，该合金包含0.05wt.％C、15wt.％Cr、6wt.％Mo、5wt.％W、2wt.％Ti、5.5wt.％Al，，其余为Ni；该合金通过真空冶炼+电渣重熔工艺熔炼，均匀化处理后通过热锻和热处理成形；
(1.2)在挤压开始前先将挤压模具预热到500～600℃，将铜合金铸态初坯预热到700～750℃，再进入挤压模具的模腔挤压进行连续挤压得到坯料，控制挤压轮转速为3～8rpm，挤压比为3～8，挤压间隙控制在0.6-2mm；
(1.3)步骤(1.2)得到的坯料在挤压模具出口进行高强度冷却水喷淋，喷淋装置采用雾化喷嘴，喷嘴间隔为10～20mm，根据坯料尺寸设置数量，喷嘴与坯料表面间距10～50mm，水压0.5～0.8MPa，将坯料快速地从高温冷却到室温，避免过饱和固溶体的脱溶分解。


5.如权利要求4所述的铜合金的制备方法，其特征在于：所述锻造高温镍基合金按照如下步骤进行制备：采用真空冶炼+电渣重熔工艺熔炼出合金锭，合金锭进行1250℃×1～4h的均匀化处理后，在1000℃～1050℃等温锻造成形，变形量为80％～90％；之后，在800℃保温8～16小时，淬水冷却后在300℃～400℃回火1～2小时。


6.如权利要求1-3之一所述的铜合金的制备方法，其特征在于：步骤(b)中，冷加工的道次变形量为5％～10％，累计变形量为50％～99％。


7.如权利要求1-3之一所述的铜合金的制备方法，其特征在于：步骤(b)中，退火温度为300～600℃，保温时间为0.5～100h。


8.如权利要求7所述的铜合金的制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘嘉斌，王宏涛，方攸同，方晓阳，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33