一种均热板用高强耐热铜合金及其制备方法技术

本发明专利技术属于有色金属加工技术领域，具体涉及一种均热板用高强耐热铜合金及其制备方法，所述合金成分和含量为：Ni 0.5wt％

【技术实现步骤摘要】
一种均热板用高强耐热铜合金及其制备方法


[0001]本专利技术属于有色金属加工
，具体涉及一种均热板用高强耐热铜合金及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着5G/3C电子朝智能化、多功能、轻薄化发展，手机、笔记本及平板电脑等电子产品的性能越来越强大，集成度和组装密度不断提高，导致其工作功耗和发热量的急剧增大，例如5G芯片处理能力是常规芯片的5倍；5G手机总功率约9.6W，是4G的2倍；高速处理大量数据的同时手机视频内容、游戏内容等的高清化，芯片处理能力、射频功耗、机壳材质和轻薄化的设计是影响手机散热的主要因素。传统的石墨/石墨烯板散热已经不足以满足当前发展需求，均热板成为主流，高效地散失芯片运行所产生的大量热量，以保证其稳定运行。现有均热板制备方式基本为上、下两块均热板片，通过内部烧结灯芯毛细结构后再焊接密封为仅有一个孔的腔体，焊接温度约为800℃,对铜合金材料提出了更高的要求，除了具备足够强度以满足厚度减薄后的强度支撑需求外，还需要有高的导热性能，且能承受均热板制备过程中短时高温加热，不发生强度的大幅度降低。因此市场急需要屈服强度达到约600MPa，同时导电率大于60％IACS，确保导热率大于240W/(m
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K)，兼顾高强耐热、且具有较好蚀刻性能的铜合金材料。
[0003]均热板目前大量采用耐蚀性能较好的SUS316L、C10200、C51900等材料，锡磷青铜(导电率低，约为13％IACS)和纯铜(强度低，约为300MPa)已难以满足要求，材料向高强、高导铜合金化方向发展。专利CN111304489B提供一种均热板用铜合金板带材的制备及加工方法，屈服强度为620
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680MPa，延伸率为6
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12％，导电率为61
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67％IACS，导热率为240
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270W/(m
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K)，但该专利未提及合金的耐热性能。专利CN 108368566 B提供一种散热元件用铜合金板，以850℃加热30分钟后进行水冷，接着进行以500℃加热2小时的时效处理之后的0.2％屈服强度为120MPa以上，导电率为40％IACS以上，该合金在850℃发生软化，需要进一步在500℃时效以恢复。专利CN102191402B高强度高耐热性铜合金材料，兼具抗拉强度为750MPa以上和硬度为Hv220以上的高强度，耐热性可以实现加热到450℃一分钟后的硬度保持率为90％以上。随着焊接工艺的发展，扩散焊接可在800℃30秒内完成焊接，需要材料在焊接过程中强度降低尽可能少的材料。

技术实现思路

[0004]针对上述已有技术存在的不足和应用需求，本专利技术提供一种同时兼具有高强度、高导电导热、高耐热性能和蚀刻性能优异的均热板用铜合金及其制备方法，产品可用于5G手机、电脑、服务器、显卡等散热用均热板，或者其他集成电路和小型化电子通讯的电子元件、散热部件等。本专利技术具体包括以下内容：
[0005]一种均热板用高强耐热铜合金，所述铜合金的成分和含量为：Ni 0.5wt％
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1.5wt％，Si 0.1wt％
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0.4wt％，Zn 0.1wt％
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0.5wt％，Cr 0.1wt％
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0.3wt％，Fe 0.1wt％
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0.5wt％，Ti 0.05wt％
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0.15wt％，余量为Cu及不可避免的杂质元素；所述Ni和Cr元素含量的和与Si元素含量的比[Ni+Cr]/[Si]为4
‑
6，Fe元素与Ti元素含量的比[Fe]/[Ti]为1.5
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3。具体的，Ni含量可以是0.6wt％、0.7wt％、0.8wt％、1.0wt％、1.2wt％、1.3wt％、1.4wt％等；Si可以为0.11wt％、0.15wt％、0.2wt％、0.25wt％、0.3wt％、0.35wt％等；Zn可以为0.11wt％、0.12wt％、0.15wt％、0.2wt％、0.25wt％、0.3wt％、0.35wt％、0.4wt％、0.45wt％等；Cr可以为0.11wt％、0.12wt％、0.15wt％、0.2wt％、0.25wt％、0.28wt％等；Fe可以为0.12wt％、0.15wt％、0.2wt％、0.25wt％、0.3wt％、0.35wt％、0.4wt％、0.45wt％等；Ti可以为0.06wt％、0.08wt％、0.1wt％、0.12wt％、0.13wt％、0.14wt％等；[Ni+Cr]/[Si]可以为4.2、4.5、4.8、5、5.2、5.5、5.8等；[Fe]/[Ti]可以为1.6、1.8、1.9、2.0、2.4、2.5、2.8、2.9等。
[0006]优选的，所述铜合金的成分还包括X元素，所述X元素为Mg、Sn、Ag、Zr、Co中的一种或几种，所述X元素总含量＜0.5wt％，例如X元素总含量可以为0，也可以小于等于0.10wt％、0.2wt％、0.3wt％、0.4wt％、0.45wt％等。
[0007]优选的，所述铜合金的屈服强度为600MPa
‑
700MPa，延伸率大于2％，电导率为60
‑
70％IACS，所述铜合金在800℃下保温30S硬度保持在初始硬度的70％以上。
[0008]优选的，所述铜合金中析出相以50
‑
500nm尺寸为主，其中大于500nm尺寸的粗大析出相数量少于1
×
104个/mm2。
[0009]一种均热板用高强耐热铜合金的制备方法，包括以下步骤：
[0010](1)熔炼：将原料Cu装入感应熔炼装置进行熔化后，再添加其他原料，其中Ni、Si、Zn元素分别以电解镍、多晶硅和纯锌形式加入，Cr、Fe和Ti元素以Cu
‑
Cr、Cu
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Fe、Cu
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Ti中间合金形式添加，添加前对各原料进行干燥和去除异物处理，熔炼后得到铜合金熔体；
[0011](2)铸造：将铜合金熔体在1200℃
‑
1280℃温度下进行铸造，获得铜合金铸坯；具体的铸造温度可以为1210℃、1220℃、1240℃、1250℃、1260℃、1280℃等。
[0012](3)热轧：将铜合金铸坯进行加热热轧和在线淬火，得到铜合金热轧带坯；
[0013](4)冷轧：将铜合金热轧带坯进行铣面和冷轧，冷轧总变形量≥85％，得到铜合金冷轧带坯；
[0014](5)再结晶处理：将铜合金冷轧带坯进行在线再结晶退火处理，得到晶粒细化的铜合金带坯；
[0015](6)形变
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热处理：将晶粒细化的铜合金带坯进行冷轧、时效及其组合处理，得到满足成品性能和厚度规格要求的铜合金带坯；
[0016](7)去应力处理：将铜合金带坯进行低温退火和拉弯矫直处理，得到均热板用高强耐热铜合金。
[0017]优选的，步骤(3)所述加热热轧的加热温度为880本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种均热板用高强耐热铜合金，其特征在于，所述铜合金的成分和含量为：Ni0.5wt％
‑
1.5wt％，Si 0.1wt％
‑
0.4wt％，Zn 0.1wt％
‑
0.5wt％，Cr 0.1wt％
‑
0.3wt％，Fe0.1wt％
‑
0.5wt％，Ti 0.05wt％
‑
0.15wt％，余量为Cu及不可避免的杂质元素；所述Ni和Cr元素含量的和与Si元素含量的比[Ni+Cr]/[Si]为4
‑
6，Fe元素与Ti元素含量的比[Fe]/[Ti]为1.5
‑
3。2.根据权利要求1所述的一种均热板用高强耐热铜合金，其特征在于，所述铜合金的成分还包括X元素，所述X元素为Mg、Sn、Ag、Zr、Co中的一种或几种，所述X元素总含量＜0.5wt％。3.根据权利要求1所述的一种均热板用高强耐热铜合金，其特征在于，所述铜合金的屈服强度为600MPa
‑
700MPa，延伸率大于2％，电导率为60
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70％IACS，所述铜合金在800℃下保温30S硬度保持在初始硬度的70％以上。4.根据权利要求1所述的一种均热板用高强耐热铜合金，其特征在于，所述铜合金中析出相以50
‑
500nm尺寸为主，其中大于500nm尺寸的粗大析出相数量少于1
×
104个/mm2。5.一种权利要求1
‑
4任一项所述的均热板用高强耐热铜合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)熔炼：将原料Cu装入熔炼装置进行熔化后，再添加其他原料，其中Ni、Si、Zn元素分别以电解镍、多晶硅和纯锌形式加入，Cr、Fe和Ti元素以Cu
‑
Cr、Cu
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Fe、Cu
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Ti中间合金形式添加，熔炼后得到铜合金熔体；(2)铸造：将铜合金熔体在1200℃
‑
1280℃温度下进行铸造，获得铜合金铸坯；(3)热轧：将铜合金铸坯进行加热热轧和在线淬火，得到铜合金热轧带坯；(4)冷轧：将铜...

【专利技术属性】
技术研发人员：娄花芬，向朝建，张曦，莫永达，杨春秀，陈忠平，蔡正旭，祝儒飞，王苗苗，张娇，
申请(专利权)人：昆明冶金研究院有限公司北京分公司，
类型：发明
国别省市：