一种铜合金带材及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种铜合金带材，包括以下质量百分比的组分，Ni：22

【技术实现步骤摘要】
一种铜合金带材及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于铜合金领域，具体涉及一种铜合金带材及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]随着全球5G通讯高速发展，电子电器中的一些电器元件的接插件和弹片也向超薄化、微型化发展，同时要求传递电流大和散热性能优良，因此对于生产制作这些接插件和弹片的铜带，提出了超高的强度、优良的弹性、良好的抗应力松弛特性以及良好的导电性的要求。
[0003]目前一款微型控制电子电器，其要求使用的材料为铜合金，要求材料的抗拉强度1200MPa以上，硬度350HV以上，导电率15％IACS以上，弹性模量在135GPa以上，抗高温软化性能达到95％以上(即材料在450℃保温2h的硬度与材料原始硬度百分比)。而前期用于生产此款产品的是铍铜C17200，但因为铍铜生产过程中以及后道加工中如熔炼、铸造、热处理、焊接和切削机加工等高温操作时，会形成氧化铍(BeO)，氧化铍为一类致癌物，因此行业提出了代替铍铜C17200的需求。
[0004]目前在铜合金生产行业，与铍铜C17200性能比较接近是钛铜C19920，其强度能达到1200MPa以上，但其导电率低于15％IACS，而目前存在的其它铜合金强度则难以达到1200MPa以上的要求。
[0005]公开号为CN114672693A的专利文献公开了一种铜合金及其制备方法，该铜合金的质量百分比组成为Fe：0.02
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0.25wt％，P：0.01
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0.4wt％，Ni：2.6
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3.5wt％，Si：0.55
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0.7wt％，Mg：0.05
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0.15wt％，Zn：0.01
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0.05wt％，稀土：0.05
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0.1wt％，余量为Cu及不可避免的杂质。该专利技术在铜基体中加入Ni、Si、Fe、P、Mg、Zn以及稀土，并控制各元素的添加量，实现了铜合金的硬度≥260HV，导电率≥45％IACS，但该合金强度不能达到1200MPa以上的要求。
[0006]公开号为CN116136005A的专利文献公开了一种铜合金带材及其制备方法和应用，该铜合金带材包括如下质量百分比的组分：Cu 87
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88wt％，Ag 0.1
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0.15wt％，Ni 0.4
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0.6wt％，P 0.02
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0.03wt％，余量的Zn，以及不可避免的微量杂质。该专利技术的铜合金带材强度高、抗高温软化良好、焊接性能优良，但其强度也难以达到1200MPa以上的要求。
[0007]因此，鉴于上述现有技术的不足，寻找一种合适的铜合金的原料和加工工艺以制备具有超高的强度、超高的弹性、优异的抗高温软化性能和良好的导电性能的铜合金带材具有重要的意义。

技术实现思路

[0008]鉴于上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种铜合金带材，该铜合金带材具有超高的强度和弹性，优异的抗高温软化和导电性能以及良好的折弯性。
[0009]一种铜合金带材，包括以下质量百分比的组分，Ni：22
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24wt％，Al：4
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5wt％，Sn：6
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7wt％，Ce：0.05
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0.1wt％，杂质<0.15wt％，余量的Cu；
[0010]所述铜合金带材包括第二强化相Ni3Al和Ni3Sn，所述第二强化相Ni3Al和Ni3Sn的直径尺寸在5nm以内，单位面积的第二强化相颗粒在6500个/μm2以上。
[0011]优选地，所述的铜合金带材包括以下质量百分比的组分，Ni：23wt％，Al：4.5wt％，Sn：6.5wt％，Ce：0.075wt％，杂质<0.15wt％，余量的Cu。
[0012]优选地，所述的第二强化相Ni3Al和Ni3Sn的直径尺寸在2.5nm以内，单位面积的第二强化相颗粒在7200个/μm2以上。此条件下铜合金带材的强度、导电率和抗高温软化性能大大提高。
[0013]Al元素的添加使得在时效热处理时Al和Ni能形成第二相强化相Ni3Al，大大提高了合金的强度和抗高温软化性能。
[0014]Sn元素的添加使得在时效热处理时Sn和Ni能形成第二相强化相Ni3Sn，大大提高了合金的强度和抗高温软化性能。
[0015]微量的稀土元素Ce在铸造时能有效细化合金的晶粒组织，起到细晶强化作用，在时效强化时Ce也能起到促使第二相Ni3Al和Ni3Sn析出的作用；同时Ce元素活性强将优先与氧发生反应，生成的氧化物夹渣上浮排出熔体，改善铜合金熔体的纯净度，提高了合金的铸造性能。
[0016]优选地，所述的铜合金带材的晶粒度≤2μm。
[0017]晶粒越细，则材料的强度越高，本专利技术的铜合金带材的晶粒度控制在2μm以内，可大大提高材料的强度。
[0018]更优选地，所述的铜合金带材的晶粒度≤1.3μm。
[0019]优选地，所述的铜合金带材的抗拉强度>1310MPa；屈服强度>1280MPa；导电率≥18％。
[0020]本专利技术还提供了所述的铜合金带材的制备方法，包括：配料、熔炼、半连铸铸造、热轧、粗轧、固溶退火、中轧、时效热处理、成品轧制、去应力退火，
[0021]其中，所述热轧的工艺为：铸锭加热温度为950
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1000℃，保温时间为3
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4h，热轧开始温度为950
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980℃，热轧轧制速度为200
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300m/min，终轧温度在800℃以上，然后在线水冷淬火，在线水冷淬火后带坯温度低于180℃；
[0022]所述固溶退火的工艺为：退火温度为1050
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1100℃，退火速度为100
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150m/min，保护气体为氢气；
[0023]所述时效热处理的工艺为：先升温至250
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300℃，保温2
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3h；然后再升温至420
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460℃，保温8
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10h。
[0024]本专利技术采用高温快速热轧+终轧在线水冷淬火工艺制备铜合金热轧带坯。由于此款合金在550
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750℃之间存在热脆性区，即在此温度区间进行热加工时容易开裂，为了确保此款合金热轧质量稳定，热轧必须采用高温快速轧制，确保热轧时终轧温度在800℃以上，避开此款合金热轧脆性区温度区间；同时热轧时在终轧800℃以上采用在线水冷，能有效确保合金元素完全固溶在基体内，提高了合金的后道冷加工塑性，可确保冷加工时总加工率达到90％以上。
[0025]优选地，所述的热轧加工率在90％以上，热轧厚度为15
±
0.5mm，宽展后带宽为655
±
5mm。
[0026]在上述热轧工艺基础上，本专利技术采用高温快速固溶退火，将合金元素充本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铜合金带材，其特征在于，包括以下质量百分比的组分，Ni：22
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24wt％，Al：4
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5wt％，Sn：6
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7wt％，Ce：0.05
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0.1wt％，杂质<0.15wt％，余量的Cu；所述铜合金带材包括第二强化相Ni3Al和Ni3Sn，所述第二强化相Ni3Al和Ni3Sn的直径尺寸在5nm以内，单位面积的第二强化相颗粒在6500个/μm2以上。2.根据权利要求1所述的铜合金带材，其特征在于，所述第二强化相Ni3Al和Ni3Sn的直径尺寸在2.5nm以内，单位面积的第二强化相颗粒在7200个/μm2以上。3.根据权利要求1所述的铜合金带材，其特征在于，所述的铜合金带材的晶粒度≤2μm。4.根据权利要求1所述的铜合金带材，其特征在于，所述的铜合金带材的抗拉强度>1310MPa；屈服强度>1280MPa；导电率≥18％。5.根据权利要求1
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4中任一项所述的铜合金带材的制备方法，包括：配料、熔炼、半连铸铸造、热轧、粗轧、固溶退火、中轧、时效热处理、成品轧制、去应力退火，其特征在于，所述热轧的工艺为：铸锭加热温度为950
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1000℃，保温时间为3
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4h，热轧开始温度为950
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980℃，热轧轧制速度为200
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300m/min，终轧温度在800℃以上，然后在线水冷淬火，在线水冷淬火后带坯温度低于180℃；所述固溶退火的工艺为：退火温度为1050
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【专利技术属性】
技术研发人员：曾力维，郑少锋，种腾飞，汤敏，
申请(专利权)人：宁波金田铜业集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：