一种超薄均热板用高导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，具体涉及一种超薄均热板用高导耐热铜合金及其制备方法。本发明专利技术合金中，在CuNiP系合金基础上，通过适当增加Ni元素含量和添加Si、Sn等元素，形成Ni

【技术实现步骤摘要】
一种超薄均热板用高导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
，具体涉及一种超薄均热板用高导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，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，钎焊、扩散焊温度高达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。
[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、高导和耐热铜合金方向发展，因此市场急需要屈服强度高，同时导电率大于60％IACS，导热率大于240W/(m
·
K)，兼顾高强耐热且具有较好蚀刻性能的铜合金材料。CuNiP系合金(即C19000合金)成为较为理想的材料，符合均热板对性能的强度和导热的要求，但该系合金耐热性能不足，在焊接时极容易发生再结晶而发生软化，限制其应用。专利CN111304489B提供一种改性的CuNiP系均热板用铜合金板带材的制备及加工方法，但该专利未提及合金的耐热性能的改善。专利CN108368566B提供一种散热元件用铜合金板，通过控制Ni、Fe及P元素的含量及其含量的比[Ni+Fe]/[P]为2～10，能够使制造后的散热元件拥有充分的强度和散热性能。CN109790597A提供一种Fe、Ni、Co中的一种或两种以上的磷化物析出相的散热元件用铜合金板。这两专利合金均未涉及短时高温性能，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、高导热、高耐热性能和蚀刻性能优异的超薄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。
[0005]本专利技术具体包括以下内容：
[0006]一种超薄均热板用高导耐热铜合金，所述铜合金的成分包括：Ni 0.8wt％
‑
2.0wt％，P 0.1wt％
‑
0.3wt％，Zn 0.1wt％
‑
0.5wt％，Si 0.1wt％
‑
0.3wt％，Sn 0.1wt％
‑
0.3wt％，余量为Cu及不可避免的杂质元素；所述Ni元素含量与P和Si元素含量和之比[Ni]/[P+Si]为3
‑
6，Ni元素含量与P元素含量之比[Ni]/[P]为4
‑
10，Ni元素含量与Si元素含量之
比[Ni]/[Si]为4
‑
10。具体的，Ni含量可以是0.81wt％、0.84wt％、0.85wt％、1.0wt％、1.5wt％、1.8wt％、1.9wt％等；P含量可以为0.11wt％、0.15wt％、0.2wt％、0.25wt％、0.27wt％、0.29wt％等；Zn含量可以为0.11wt％、0.12wt％、0.15wt％、0.2wt％、0.25wt％、0.3wt％、0.35wt％、0.4wt％、0.45wt％等；Si含量可以为0.11wt％、0.12wt％、0.15wt％、0.2wt％、0.25wt％、0.28wt％等；Sn含量可以为0.11wt％、0.12wt％、0.15wt％、0.2wt％、0.25wt％、0.28wt％等；[Ni]/[P+Si]可以为3.2、3.5、4.5、4.8、5、5.2、5.5、5.8等；[Ni]/[P]可以为4.2、4.5、5、6、7、8、9、9.5等；[Ni]/[Si]可以为4.2、4.5、5、5.5、6、7、8、9、9.5等。
[0007]优选的，所述铜合金的成分还包括Y元素，所述Y元素为Mg、Cr、Zr、Ti等元素中的一种或几种，所述Y元素总含量＜0.3wt％，例如可以是0或者小于或等于0.0001wt％、0.001wt％、0.01wt％、0.1wt％、0.15wt％、0.2wt％、0.25wt％等。
[0008]优选的，所述铜合金的屈服强度为580MPa
‑
700MPa，延伸率大于3％，电导率为65
‑
75％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。
[0009]一种超薄均热板用高导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、Zn、Si、Sn元素分别以电解镍、纯锌、多晶硅和纯锡形式加入，P、Cr、Zr和Mg以Cu
‑
P、Cu
‑
Cr、Cu
‑
Zr和Cu
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Mg中间合金形式添加，进行熔炼，得到铜合金熔体。
[0011](2)铸造：将铜合金熔体在1180℃
‑
1280℃温度下进行铸造，得到铜合金铸坯；具体的熔炼铸造温度可以是1190℃、1200℃、1210℃、1230℃、1250℃、1270℃、1275℃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％(例如大于等于88％、90％、91％、92％、93％、95％等)，得到铜合金冷轧带坯；
[0014](5)再结晶退火处理：将铜合金冷轧带坯进行再结晶退火处理，得到晶粒细化的铜合金带坯；
[0015](6)形变
‑
热处理：将晶粒细化的铜合金带坯进行冷轧和时效处理，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去除应力，得到超薄均热板用高导耐热铜合金成品。
[0017]优选的，步骤(3)所述的加热热轧的加热温度为860℃
‑
940℃(例如870℃、880℃、900℃、910℃、920℃、930℃、935℃等)，保温时间为2h
‑
5h(例如2.2h、2.5h、3h、3.5h、4h、4.5h、4.8h等)；所述在线淬火的温度650℃
‑
800℃(例如670℃、680℃、700℃、720℃、750℃、780℃、790℃等)。
[0018]优选的，步骤(3)所述的再结晶退火本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超薄均热板用高导耐热铜合金，其特征在于，所述铜合金的成分包括：Ni0.8wt％
‑
2.0wt％，P 0.1wt％
‑
0.3wt％，Zn 0.1wt％
‑
0.5wt％，Si 0.1wt％
‑
0.3wt％，Sn0.1wt％
‑
0.3wt％，余量为Cu及不可避免的杂质元素；所述Ni元素含量与P和Si元素含量和之比[Ni]/[P+Si]为3
‑
6，Ni元素含量与P元素含量之比[Ni]/[P]为4
‑
10，Ni元素含量与Si元素含量之比[Ni]/[Si]为4
‑
10。2.根据权利要求1所述的一种超薄均热板用高导耐热铜合金，其特征在于，所述铜合金的成分还包括Y元素，所述Y元素为Mg、Cr、Zr、Ti等元素中的一种或几种，所述Y元素总含量＜0.3wt％。3.根据权利要求1所述的一种超薄均热板用高导耐热铜合金，其特征在于，所述铜合金的屈服强度为580MPa
‑
700MPa，延伸率大于3％，电导率为65
‑
75％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。4.一种权利要求1
‑
3任一项所述的超薄均热板用高导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、Zn、Si、Sn元素分别以电解镍、纯锌、多晶硅和纯锡形式加入，P、Cr、Zr和Mg以Cu
‑
P、Cu
‑
Cr、Cu
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Zr和Cu
‑
Mg中间合金形式添加，进行熔炼，得到铜合金熔体。(2)铸造：将铜合金熔体在1180℃
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1280℃温度下进行铸造，得到铜合金铸坯；(3)热轧：将铜合金铸坯进行加热热轧和在线淬...

【专利技术属性】
技术研发人员：向朝建，娄花芬，张曦，莫永达，陈忠平，杨春秀，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：