一种高强度导电铜合金材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种高强度导电铜合金材料及其制备方法，属于有色金属技术领域。本发明专利技术提供了一种高强度导电铜合金材料，化学成分按质量百分比计包括：Ni5～16％，Sn5～10％，Mg0.05～0.5％、微量元素0.002～0.16％和余量的Cu；所述微量元素为Ti、La和Zr中的至少一种。本发明专利技术在铜镍锡合金的基础上对成分进行优化改进，通过添加Mg以及Ti、La和Zr中的至少一种元素，能够加速不连续析出相析出，同时提高不连续析出相的热稳定性，从而提高合金的性能，使得在强化铜合金的同时，导电率不发生明显变化，进而获得具有高强度、优异导电性能的铜镍锡合金。锡合金。

【技术实现步骤摘要】
一种高强度导电铜合金材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及有色金属
，尤其涉及一种高强度导电铜合金材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着电子信息、5G通讯、探井油田、海洋工程等国家重点工程的高速发展，对超高强铜合金的需求量日益增加。同时，对超高强度铜合金的性能提出了更加苛刻的要求，如合金要求具有高强度、高温条件下具有高耐磨、耐腐蚀等性能。
[0003]目前，铜合金主要以铜镍锡材料为主，其具有高强度、高弹性、高抗应力松弛和抗高温软化等优点，是一种绿色环保型铜合金，但该合金由于导电率较低，一般小于12％IACS，为了提高合金的导电率，往往会让合金发生过时效，析出不连续析出相，但会导致合金的强度较低，不超过700MPa，很大程度限制了该合金的应用。因此，如何使铜合金兼具高强度高导电性能成为本领域亟待解决的难题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种高强度导电铜合金材料及其制备方法。本专利技术提供的铜合金材料不仅具有超高强度、高弹性、高抗应力松弛、抗高温软化性能，还具有高导电率。
[0005]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0006]本专利技术提供了一种高强度导电铜合金材料，化学成分按质量百分比计包括：Ni 5～16％，Sn 5～10％，Mg 0.05～0.5％、微量元素0.002～0.16％和余量的Cu；所述微量元素为Ti、La和Zr中的至少一种。
[0007]优选地，所述微量元素为Ti 0.01～0.1％、La 0.002～0.01％和Zr 0.01～0.05％中的至少一种。
[0008]优选地，所述微量元素为Ti 0.03～0.05％、La 0.005～0.007％和Zr 0.03～0.04％中的至少一种。
[0009]本专利技术还提供了上述技术方案所述高强度导电铜合金材料的制备方法，包括以下步骤：
[0010](1)将铜合金原料依次进行熔炼和铸造，得到合金铸锭；
[0011](2)将所述步骤(1)得到的合金铸锭依次进行均匀化退火和热挤压，得到热挤压态合金；
[0012](3)将所述步骤(2)得到的热挤压态合金进行固溶处理，得到固溶态合金；
[0013](4)将所述步骤(3)得到的固溶态合金进行时效处理，得到时效态合金；
[0014](5)将所述步骤(4)得到的时效态合金依次进行冷拉拔和退火，得到高强度导电铜合金材料。
[0015]优选地，所述步骤(2)中均匀化退火的温度为800～900℃，均匀化退火的保温时间为8～16h。
[0016]优选地，所述步骤(2)中热挤压的温度为850～950℃，热挤压的挤压比为9～30。
[0017]优选地，所述步骤(3)中固溶处理的温度为800～950℃，固溶处理的保温时间为1～12h。
[0018]优选地，所述步骤(4)中时效处理的温度为300～500℃，时效处理的保温时间为1～40h。
[0019]优选地，所述步骤(4)中冷拉拔的加工率为80～99.9％。
[0020]优选地，所述步骤(5)中退火的温度为200～300℃，退火的保温时间为1～8h。
[0021]本专利技术提供了一种高强度导电铜合金材料，化学成分按质量百分比计包括：Ni 5～16％，Sn 5～10％，Mg 0.05～0.5％、微量元素0.002～0.16％和余量的Cu；所述微量元素为Ti、La和Zr中的至少一种。本专利技术在铜镍锡合金的基础上对成分进行优化改进，通过添加Mg以及Ti、La和Zr中的至少一种元素，能够加速不连续析出相析出，同时提高不连续析出相的热稳定性，从而提高合金的性能，使得在强化铜合金的同时，导电率不发生明显变化，进而获得具有高强度、优异导电性能的铜镍锡合金。实验结果表明，本专利技术提供的铜合金材料的抗拉强度σ
b
为1000～1300MPa，屈服强度σ
0.2
为950～1250MPa，塑性延伸率δ为1～5％，导电率为15～30％IACS，弹性模量E为120～130GPa，200℃下1000h的抗应力松弛率为82～92％，抗软化温度为500～600℃。
具体实施方式
[0022]本专利技术提供了一种高强度导电铜合金材料，化学成分按质量百分比计包括：Ni 5～16％，Sn 5～10％，Mg 0.05～0.5％、微量元素0.002～0.16％和余量的Cu；所述微量元素为Ti、La和Zr中的至少一种。
[0023]按质量百分比计，本专利技术提供的高强度导电铜合金材料包括Ni 5～16％，优选为6～15.5％，进一步优选为7.5～15％，更优选为9％、10％、12％或13％。本专利技术通过控制Ni元素的含量能够进一步提高合金的强度。
[0024]按质量百分比计，本专利技术提供的高强度导电铜合金材料还包括Sn 5～10％，优选为5.5～9％，进一步优选为5.8～8％，更优选为6％、6.5％、6.8％或7％。本专利技术通过控制Sn元素的含量能够进一步提高合金的强度。
[0025]按质量百分比计，本专利技术提供的高强度导电铜合金材料还包括Mg0.05～0.5％，优选为0.07～0.4％，进一步优选为0.08～0.35％，更优选为0.1％、0.15％、0.23％或0.3％。本专利技术通过控制Mg元素的含量能够进一步提高合金的强度。
[0026]按质量百分比计，本专利技术提供的高强度导电铜合金材料还包括微量元素0.002～0.16％。在本专利技术中，所述微量元素为Ti、La和Zr中的至少一种，优选为Ti、La和Zr中的至少两种，更优选为Ti、La和Zr。本专利技术通过添加Ti、La和Zr中的至少一种，能够加速不连续析出相的析出，同时提高不连续析出相的热稳定性，从而提高合金的性能，使得在强化铜合金的同时，导电率不发生明显变化，进而获得具有高强度、优异导电性能的铜镍锡合金。
[0027]在本专利技术中，当所述铜合金材料包括Ti时，按质量百分比计，所述Ti优选为0.01～0.1％，更优选为0.03～0.05％。本专利技术通过控制Ti元素的含量能够进一步提高合金的强度。
[0028]在本专利技术中，当所述铜合金材料包括La时，按质量百分比计，所述La优选为0.002
～0.01％，更优选为0.005～0.007％。本专利技术通过控制La元素的含量能够进一步提高合金的强度。
[0029]在本专利技术中，当所述铜合金材料包括Zr时，按质量百分比计，所述Zr优选为0.01～0.05％，更优选为0.03～0.04％。本专利技术通过控制Zr元素的含量能够进一步提高合金的强度。
[0030]按质量百分比计，本专利技术提供的高强度导电弹性铜合金材料还包括余量的Cu。本专利技术中Cu为基体材料。
[0031]本专利技术在铜镍锡合金的基础上对成分进行优化改进，通过添加Mg以及Ti、La和Zr中的至少一种元素，能够加速不连续析出相的析出，同时提高不连续析出相的热稳定性，从而提高合金的性能，使得在强化铜合金的同时，导电率不发生明显变化，进而获得本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强度导电铜合金材料，化学成分按质量百分比计包括：Ni5～16％，Sn 5～10％，Mg 0.05～0.5％、微量元素0.002～0.16％和余量的Cu；所述微量元素为Ti、La和Zr中的至少一种。2.根据权利要求1所述的高强度导电铜合金材料，其特征在于，所述微量元素为Ti 0.01～0.1％、La 0.002～0.01％和Zr 0.01～0.05％中的至少一种。3.根据权利要求2所述的高强度导电铜合金材料，其特征在于，所述微量元素为Ti 0.03～0.05％、La 0.005～0.007％和Zr 0.03～0.04％中的至少一种。4.权利要求1～3任意一项所述高强度导电铜合金材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将铜合金原料依次进行熔炼和铸造，得到合金铸锭；(2)将所述步骤(1)得到的合金铸锭依次进行均匀化退火和热挤压，得到热挤压态合金；(3)将所述步骤(2)得到的热挤压态合金进行固溶处理，得到固溶态合金；(4)将所述步骤(3)得到的固溶...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭丽军，黄国杰，米绪军，解浩峰，张文婧，
申请(专利权)人：有研工程技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：