Cu-Zn-Cr-Zr-Fe-Si系合金及其制备方法技术

本发明专利技术涉及Cu

Cu Zn CR Zr Fe Si Alloys and their preparation methods

【技术实现步骤摘要】
Cu
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Zn
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Cr
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Zr
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Fe
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Si系合金及其制备方法


[0001]本专利技术属于合金制备
，具体涉及Cu
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Zn
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Cr
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Zr
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Fe
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Si系合金及其制备方法。

技术介绍

[0002]Cu
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Cr
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Zr系合金具有良好的导电性、导热性、耐磨性和适中的强度，在5G通讯、高端集成电路等现代信息产业以及轨道交通、先进武器等高端制造业具有广泛的应用。相关技术中，大部分Cu
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Cr
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Zr系铜合金的抗拉强度为500～600MPa，导电率70～85％IACS。随着上述高新技术产业的快速发展，对合金的使用要求越来越高。以集成电路引线框架为例，随着集成电路向极大规模化方向发展，引线框架向多脚化、高密度化、超薄化、微型化等方向发展，除了要求铜合金具有较高的强度和导电率以外，还要求具有高抗软化温度、低残余应力、易焊接、良好的蚀刻性能等，现有的Cu
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Cr
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Zr系合金难以满足制造高端集成电路引线框架的要求。
[0003]CN1254554C公开了一种高强高导稀土铜合金及其制备方法。该技术采用添加稀土元素提高合金的力学性能，所制备合金的抗拉强度仅为500～600MPa，导电率为70～80％IACS。CN108060323B公开了一种高强高导Cu
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Cr
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Zr
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Mg系合金丝材及其制备方法，该技术所制备合金丝材的抗拉强度为760MPa，导电率为84.7％IACS，成分组成：Cr 1.5％，Zr 0.1％，Mg 0.05％，余量为Cu和不可避免的杂质。该技术中Cr含量较高，为1.5～15.0wt％，由于室温下铜基体中的Cr固溶度极低，在1070℃铬在铜合金的最大固溶度为0.65％，通过大变形拉拔加工使铜基体中形成的大量的纤维状Cr相颗粒强化了合金丝材。但是，第一方面，对于工业应用量大的Cu
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Cr
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Zr
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Mg系合金板带材，通过大变形热轧和冷轧加工，使铜基体中Cr相以层片状形式存在，强化效果较弱，合金的强度较低；第二方面，较高的Cr含量(＞1wt％)，容易在铜基体中形成粗大的Cr相颗粒，由于Cr相和铜基体变形行为的差异较大，会导致加工后合金中的残余应力较大，合金的带型、尺寸精度控制难度大，微区腐蚀不均匀现象严重，无法满足制造集成电路引线框架的要求；第三方面，添加较高Cr含量使合金的原材料成本增加。因此，仍需开发高强度、高导电、高抗软化温度、低残余应力的新合金。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的上述技术问题之一。为此，本专利技术提供了一种Cu
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Zn
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Cr
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Zr
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Fe
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Si系合金，该合金实现了多相协同强化、应变强化、亚晶强化和固溶强化等综合作用，具有高强度、高导电、高抗软化温度和低残余应力的特点。
[0005]本专利技术还提供了制备Cu
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Zn
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Cr
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Zr
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Fe
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Si系合金的方法。
[0006]本专利技术的第一方面提供了Cu
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Zn
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Cr
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Zr
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Fe
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Si系合金，以质量百分比计，包括以下组分：
[0007]Zn：0.1wt％～1.00wt％，
[0008]Cr：0.01wt％～1.00wt％，
[0009]Zr：0.10wt％～0.60wt％，
[0010]Fe：0.05wt％～1.00wt％，
[0011]Si：0.05wt％～1.00wt％，
[0012]余量为铜。
[0013]本专利技术关于Cu
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Zn
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Cr
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Zr
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Fe
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Si系合金的技术方案中的一个技术方案，至少具有以下有益效果：
[0014]本专利技术的Cu
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Zn
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Cr
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Zr
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Fe
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Si系合金，硬度为180～250HV，抗拉强度为600～750MPa，屈服强度为550～700MPa，弹性模量为125～135MPa，伸长率为3～10％，导电率为70～85％IACS，耐热温度≥580℃，残余应力≤30MPa，解决了现有Cu
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Cr
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Zr合金的强度、导电性能、抗软化性能、低残余应力难以兼顾和匹配的问题。
[0015]本专利技术的Cu
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Zn
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Cr
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Zr
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Fe
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Si系合金，可满足极大规模集成电路、5G通讯、高端电子元件等现代信息产业以及轨道交通快速发展对高性能合金的需求。
[0016]本专利技术的Cu
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Zn
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Cr
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Zr
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Fe
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Si系合金，通过添加合金元素，在铜基体中引入多种强化相，使合金元素以高硬度、高耐热的纳米级FeSi和Cr相颗粒充分弥散析出，强化析出相颗粒和位错之间的交互作用，实现了多相协同弥散强化、应变强化、亚晶强化和固溶强化等综合强化作用，同时提高了铜合金的强度和导电率。
[0017]本专利技术的Cu
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Zn
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Cr
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Zr
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Fe
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Si系合金，通过合理控制Zn和Zr的含量和配比，一方面利用Zn元素的固溶作用强化铜基体，减小合金的残余应力和提高蚀刻性能，另一方面在铜基中形成耐热稳定性好的Cu3Zr相，同时发挥添加Zn促进纳米级Cr相颗粒弥散析出和较大固溶强化作用，同时结合制备工艺的调控，使亚微米级Cu3Zr、Cr2Si相在晶界断续分布，能有效钉扎高温条件下位错和晶界的运动，在确保铜合金高强度和高导电的基础上，大幅度提高铜合金的耐高温软化。
[0018]本专利技术的Cu
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Zn
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Cr
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Zr
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Fe
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Si系合金中：
[0019]Zn、Fe、Si的价格低廉，将其加入到铜合金中，通过加工和热处理工艺的调控，能够显著提高铜合金的力学性能，同时对导电率的影响较小。本专利技术利用Zn元素在铜基体中固溶度较大，具有明显的固溶强化作用，可有效提高铜合金基体的强度，缩小了铜基体与析出相之间的强度和硬本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.Cu
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Zn
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Cr
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Zr
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Fe
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Si系合金，其特征在于，以质量百分比计，包括以下组分：Zn：0.1wt％～1.0wt％，Cr：0.01wt％～1.00wt％，Zr：0.10wt％～0.60wt％，Fe：0.05wt％～1.00wt％，Si：0.05wt％～1.00wt％，余量为铜。2.根据权利要求1所述的Cu
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Zn
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Cr
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Zr
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Fe
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Si系合金，其特征在于，以质量百分比计，所述Cu
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Zn
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Cr
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Zr
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Fe
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Si系合金包括以下组分：Zn：0.4wt％～1.00wt％，Cr：0.30wt％～1.00wt％，Zr：0.15wt％～0.60wt％，Fe：0.20wt％～1.00wt％，Si：0.40wt％～1.00wt％，余量为铜。3.一种制备如权利要求1或2所述的Cu
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Zn
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Cr
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Zr
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【专利技术属性】
技术研发人员：姜雁斌，吴子潇，李周，辛钊，秦柳馨，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：