CN105229192A - 提高锻造铜-镍-锡合金的可成形性 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于提高0.2%补偿屈服强度高于115ksi的铜-镍-锡合金的可成形性的方法。所述合金包含约14.5重量%至约15.5重量%的镍、约7.5重量%至约8.5重量%的锡、和余量铜。对所述铜-镍-锡合金进行机械冷加工以使其经历5%和15%之间的塑性变形。然后在约450℉-约550℉的高温下对所述合金进行热处理约3小时至约5小时。然后,接下来对所述合金再次进行机械冷加工以使其经历4%和12%之间的塑性变形。然后将所述合金进一步加热至约700℉-约850℉的高温,持续约3分钟和约12分钟之间的时间,以消除应力。所得合金具有良好的可成形性比率和良好的屈服强度的组合。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求于2013年3月14日提交的序列号为61/782,802的美国临时专利申请的优先权,其内容通过引用完全并入本文。
背景技术
本公开涉及一种用于提高铜-镍-锡合金的可成形性、同时与已知的铜-镍-锡合金相比保持基本上相等的强度水平的方法。
铜-铍合金用于各种工业和商业应用,这些应用要求所述合金安装在有限的空间内并同时具有减小的尺寸、重量和能耗特征,以提高所述应用的效率和功能性。由于铜-铍合金的高强度、弹性和疲劳强度,它们被用于这些应用中。
已确定一些铜-镍-锡合金具有与铜-铍合金的性质相似的理想性质,并且可以以低的成本制造。例如,由Materion公司以158(BF158)提供的铜-镍-锡合金以各种形式出售,是一种高性能的经热处理的合金,其使得设计者可将该合金形成为电子连接器、开关、传感器、弹簧等。这些合金通常作为锻造合金产品出售,其中设计者通过加工而非铸造来使合金成为最终的形状。然而,这些铜-镍-锡合金与铜-铍合金相比具有可成形性方面的局限。
期望开发可提高铜-镍-锡合金的可成形性的使用铜-镍-锡合金的新方法。
发明内容
本公开涉及用于提高铸造铜-镍-锡合金的可成形性(即,材料通过塑性变形而成形的能力)的方法。通常,所述合金经第一机械冷加工以经历约5%至约15%的塑性变形%CW(即,冷加工百分比)。然后通过加热至约700℉和约950℉之间的高温达约3分钟和约12分钟之间的时间来使所述合金经历热应力消除步骤,以产生所希望的可成形性特性。
在一些具体实施方案中公开了提高铜-镍-锡合金的可成形性以产生屈服强度为至少115ksi的合金组合物的方法。所述合金包含约14.5重量%至约15.5重量%的镍、约7.5重量%至约8.5重量%的锡和余量铜。所述方法的步骤包括冷加工所述铜-镍-锡合金,其中合金经历约5%和约15%之间的塑性变形。接着,在约450℉和约550℉之间的高温下对合金进行热处理达约3小时和约5小时之间的时间。然后对所述合金进行冷加工,其中所述合金经历约4%和约12%之间的塑性变形。然后,通过加热至约700℉和约850℉之间的高温达约3分钟和约12分钟之间的时间,使所述合金接下来经历热应力消除步骤,从而产生所需的可成形性和屈服强度特性。
还公开了用于提高铸造铜-镍-锡合金的可成形性以产生屈服强度为至少130ksi的合金组合物的方法。所述合金包含约14.5重量%至约15.5重量%的镍、约7.5重量%至约8.5重量%的锡和余量铜。步骤包括对所述铜-镍-锡合金进行冷加工,其中所述合金经历约5%至约15%的塑性变形。然后在约775℉至约950℉的高温下对所述合金进行热处理达约3分钟至约12分钟,以产生所需的可成形性和屈服强度特性。所得合金具有至少130ksi的屈服强度、在横向上低于2的可成形性比率和在纵向上低于2.5的可成形性比率。
下面更具体地公开本公开的这些和其他非限制性特征。
附图说明
下面是附图的简要说明,其为举例说明本文所公开的示例性实施方案的目的,而非对其进行限制的目的。
图1是示出本公开示例性方法的流程图。
图2是示出本公开另一示例性方法的流程图。
图3是示出实验数据的线图,其示出在不同百分比的冷加工之后,本发明的0.2%补偿屈服强度为至少115ksi的合金的在纵向方向和横向方向上的可成形性比率(R/t)屈服强度。
图4是示出实验数据的线图,其示出在不同百分比的冷加工之后,本公开的0.2%补偿屈服强度为至少130ksi的合金的在纵向方向和横向方向上的可成形性比率(R/t)。
具体实施方式
参照附图可更完整地理解本文所公开的组件、方法和装置。为了便于和易于说明本发明,这些附图仅是示意性表示,因此并非旨在表示所述设备或其部件的相对大小和尺寸,和/或限定或限制示例性实施方案的范围。
尽管为了清楚起见,在以下的描述中使用了特定术语,这些术语旨在仅指代被选择在附图中举例说明的实施方案的具体结构,并非旨在限定或限制本公开的范围。在附图和下面的描述中,应理解类似的数字标号指代的是具有类似功能的组件。
除非上下文中另有明确说明,单数形式的“一个”、“一种”和“所述”包括多个指代物的情况。
如在说明书和权利要求书中使用的,这里使用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“有”、“能够”、“含有”及其变化形式旨在表示开放式的连接短语、术语或词语,其要求具有所提到的成分/步骤,并且允许具有其他成分/步骤。然而,这种描述应被解释为还描述了组合物或方法“由所列举的成分/步骤组成”和“基本上由所列举的成分/步骤组成”的情况,其允许仅具有所指出的成分/步骤,以及任何可能由此产生的不可避免的杂质,并排除了其他成分/步骤。
在本申请的说明书和权利要求书中的数值应被理解为:包括减少到相同有效数字位数时相同的数值、以及与所述值之间的差值小于本申请中所述类型的用以确定该值的常规测量技术的试验误差的数值。
本文中所披露的全部范围均包括所列的端值,并且是可独立组合的(例如,范围“2g至10g”包括端值2g和10g,并且包括全部的中间值。
由一个或多个术语(如“约”和“基本上”)修饰的值可以不限于指定的精确值。用于表示近似的用语可符合用于测量所述值的仪器的精度。修饰语“约”还应被视为公开了由两个端值的绝对值所确定的范围。例如,“约2至约4”的表述还公开了范围“2至4”。
除非另有明确说明,元素的百分数应视为所述合金的重量百分数。
如本文所用,术语“亚稳合金”指的是其化学组成能够进行亚稳分解的合金。术语“亚稳合金”是指合金的化学状态而非物理状态。因此,“亚稳合金”可以经历或不经历亚稳分解,并且可以处于或不处于进行亚稳分解的过程中。
亚稳老化/分解是一种这样的机制,通过该机制,多种成分可以分成具有不同的化学组成和物理性质的独特区域或微观组织。特别地,位于相位图中心区域的具有总体组成(bulkcomposition)的晶体发生出溶。位于本公开合金表面的亚稳分解导致表面硬化。
亚稳合金结构由原始相在特定温度下分离而产生的均匀两相混合物和在高温下产生的称为溶混间隙的组合物构成。合金相自发分解为其他相,其中晶体结构保持相同,但在结构中的原子被修饰但在尺寸上保持相似。亚稳硬化增强了基体金属的屈服强度,并包括高度均匀的组成和微观组织。
本文使用的铜-镍-锡合金主要包含约9.0重量%至约15.5重量%的镍、和约6.0%重量至约9.0重量%的锡、以及余量铜。这种合金可得到硬化并且更易于形成可用于各种工业和商业应用的高屈服强度产品。这种高性能的合金被设计为提供与铜-铍合金相似的性能。
更具体地,本公开的铜-镍-锡合金包含约9%重量至约15重量%的镍和约6%重量至约9重量%的锡和余量的铜。在更具体的实施方案中,铜-镍-锡合金包含约14.5重量%至约15.5%的镍和约7.5重量%至约8.5重量%的锡和余量铜。这些合金可具有将合金分成不同的范围的各种性能的组合。更具体地,“TM04”指代这样的铜-镍-锡合金,其通常具有105ksi-125ksi的0.2%补偿屈服强度、115ksi-135ksi的极限拉伸强度、和245至345的维氏角锥硬度值(HV)。作为TM04合金,该合金的屈服强度必须为至少115ksi。“TM06”指代这样的铜-镍-锡合金,其通常具有120ksi-145ksi的0.2%补偿屈服强度、130ksi-150ksi的极限拉伸强度、和270-370的维氏角锥硬度值(HV)。作为TM06合金,该合金的屈服强度必须为至少130ksi。
图1示出了用于TM04标称的铜-镍-锡合金的流程图,其概述了本公开的金属加工方法的步骤。特别地,预期这些方法可用于这种TM04标称合金。所述方法以对合金100进行第一冷加工作为开始。
冷加工是通过塑性变形机械地改变金属的形状或大小的方法。这可以通过金属或合金的轧制、拉拔、挤压、旋压、挤出或顶煅来实现。当金属发生塑性变形时,材料内发生了原子的位错。具体地,位错跨越金属晶粒发生或在金属晶粒内发生。位错彼此交叠,并且材料内的位错密度增加。交叠位错的增加使得进一步的位错移动更加困难。这增加了所得合金的硬度和抗拉强度,同时通常降低了合金的延展性和冲击性能。冷加工还提高了合金的表面光洁度。机械冷加工通常在低于合金的再结晶点的温度下进行,通常是在室温下进行。冷加工百分比(%CW)或变形的程度,可以通过测量在冷加工之前和之后合金的截面面积的变化,根据以下公式确定:
%CW=100*[A0-Af]/A0
其中A0为冷加工前的初始或原始截面面积,Af是冷加工后的最终截面面积。值得注意的是,截面面积的变化通常只是由于合金厚度的变化产生的,所以也可使用初始和最终厚度计算%CW。
在一些实施方案中,进行初始冷加工100,从而使得所得到的合金具有约5%至约15%的CW%。更具体地说,该第一步骤中的CW%可为约10%。
接着,对合金进行热处理200。金属或合金的热处理是加热和冷却金属以改变它们的物理和机械性能而不改变产品形状的受控方法。热处理与提高材料的强度有关,但它还可以用于改变某些可制造性的目的,例如提高加工性、提高可成形性或者在冷加工操作后恢复延展性。在初始冷加工步骤100之后,对合金进行初始热处理步骤200。所述合金被置于传统的炉中或其他类似装置中,然后暴露于约450°F至约550°F的高温下达约3小时至约5小时。在更具体的实施方案中,合金被暴露于约525°F的高温下持续约4小时。值得注意的是,这些温度指的是所述合金被暴露于其中的气氛温度,或所述炉的设定温度;所述合金自身无需达到这些温度。
热处理步骤200之后,使所得的合金材料经历第二冷加工或精轧步骤300。更具体地,对所述合金再次进行机械冷加工以获得约4%至约12%的%CW。更具体地说,该第一步骤中的%CW可以是约8%。值得注意的是,在热处理之后和该第二冷加工开始之前,测量了用于确定%CW的“初始”截面面积或厚度。换句话说,用于确定该第二%CW的初始截面面积/厚度不是在第一冷加工步骤100之前的原始面积/厚度。
然后对所述合金进行热应力消除处理400以在第二冷加工步骤300之后获得所需的可成形性能。在一些实施方案中,所述合金暴露于约700°F至约850°F的高温下达约3分钟至约12分钟。更具体地,所述高温为约750°F,时间为约11分钟。再次说明,这些温度指的是所述合金被暴露于其中的气氛温度,或炉的设定温度;所述合金自身无需达到这些温度。
在经历上述过程之后,TM04铜-镍-锡合金将表现出在横向上低于1的可成形性比率、和在纵向上低于1的可成形性比率。可成形性比率通常以R/t比率测量。这就规定了最小内部曲率半径(R),其需要在厚度(t)的带中形成90°的弯曲而不断裂,即可成形性比率等于R/t。具有良好可成形性的材料具有低的可成形性比率(即,低的R/t)。可以使用90°V型块实验测量可成形性比率,其中,使用具有给定曲率半径的冲床将测试带冲成90°冲模,然后检查弯曲的外半径是否有裂纹。此外,所述合金将具有至少115ksi的0.2%补偿屈服强度。
可就金属材料卷来定义纵向方向和横向方向。当将带展卷时,纵向方向对应于带被展开的方向,或者换言之沿着带的长度方向。横向方向对应于带的宽度,或者是带围绕其展开的轴。
图3是示出最小屈服强度为115ksi的TM04铜-镍-锡合金的可成形性比率(R/t)的实验数据线图。y轴是R/t比,x轴是冷加工百分比(%CW)。线图得自对TM04标称合金进行的六(6)次实验性测试,在10%、15%、20%、25%、30%和35%的CW%(分别编号为1至6)下测量以获得曲线。在热处理前进行这些测量。系列1(点)表示在横向上的可成形性比率,系列2(短线)表示在纵向上的可成形性比率。如此处所见,可在10%和30%之间的CW%后得到低于1的可成形性比。
图2示出了用于TM06标称铜-镍-锡合金的流程图,其概述了本公开的金属加工方法的步骤。特别地,预期这些方法可用于这种TM06标称合金。该方法以对合金100'进行第一冷加工作为开始。在该实施方式中,进行初始冷加工步骤100'以使所得到的合金具有约5%至约15%的%CW。更具体地说,%CW为约10%。
接着,然后对合金进行热处理400'。这在400'中类似于对TM04合金所应用的热应力消除步骤。在一些实施方案中,所述合金暴露于约775℉至约950℉的高温下达约3分钟至约12分钟。更具体地,所述高温为约850°F。
与用于TM04标称回火合金的金属加工相比,所得的TM06合金材料不经历热处理步骤(即,图1中的200)或第二冷加工处理/精轧步骤(即图1中的300)。
在经历上述工艺之后,TM06铜-镍-锡合金将表现出在横向上低于2的可成形性比率、和在纵向上低于2.5的可成形性比率。在更具体的实施方案中,TM06铜-镍-锡合金将表现出在横向上低于1.5的可成形性比率、和在纵向上低于2的可成形性比率。此外,所述铜-镍-锡合金将具有至少130ksi的屈服强度,以及更期望的至少135ksi的屈服强度。
图4是示出最小屈服强度为130ksi的TM06铜-镍-锡合金的可成形性比率(R/t)的实验数据线图。y轴是R/t比,x轴是冷加工百分比(%CW)。线图得自对TM06标称合金进行的五(5)次实验性测试,在15%、20%、25%、30%和35%的CW%(分别编号为1至5)下测量以获得曲线。在热处理前进行这些测量。系列1(点)表示在横向上的可成形性比率,系列2(短线)表示在纵向上的可成形性比率。
在20%-35%的%CW下,可获得在横向上低于2的可成形性比率、和在纵向上低于2.5的可成形性比率。在25%-30%的%CW下,可获得在横向上低于1.5的可成形性比率、和在纵向上低于2的可成形性比率。
在本文公开的方法中获得了冷加工和热处理之间的平衡。在由冷加工和热处理获得的强度和可成形性比率的量之间具有理想的平衡。
提供以下实施例来说明本公开的合金、制品和方法。这些实施例仅是说明性的,并且不旨在将公开内容限制于其中所设定的材料、条件或工艺参数。
实施例
将含有15重量%的镍、8重量%的锡和余量铜的铜-镍-锡合金形成为初始厚度为0.010英寸的带。然后使用以约6英尺每分钟(fpm)的速率行进的轧制装置冷加工该带。该带被冷加工并在5%(0.0095英寸)、10%(0.009英寸)、15%(0.0085英寸)和20%(0.008英寸)的%CW下测量。接着,在700°F、750°F、800°F或850°F的温度下,对所述带进行热应力消除处理。
在热应力消除处理之后,测定各种性能。这些性能包括:拉伸强度(T),以ksi表示;屈服强度(Y),以ksi表示;%断裂伸长率(E);和杨氏模量(M),以百万psi表示。表1提供所测量的结果。
表1.
TM04合金
接着,由含有15重量%的镍、8重量%的锡和余量铜、并且屈服强度为115-135ksi的TM04标称铜-镍-锡合金形成带。将所述合金形成为具有0.010英寸初始厚度的带,然后将其冷加工以获得10%的%CW,即最终厚度0.009英寸。使用以6和14英尺每分钟(fpm)之间的速率行进的轧制装置冷加工所述带。接着,在750°F或800°F的温度下,对所述带进行热应力消除处理。
测定各种性能,包括在纵向方向(L90°)和横向方向(T90°)上的可成型性比率。结果示于下表2。
表2.
温度 | FPM | T | Y | E | M | L90° | T90° |
750 | 6 | 144.0 | 118.4 | 19 | 20.9 | .010R | .008R |
750 | 6 | 141.2 | 117.1 | 21 | 21.2 | 1.1 | 0.9 |
800 | 6 | 157.3 | 132.8 | 17 | 20.5 | .023R | .019R |
800 | 6 | 160.2 | 135.9 | 18 | 21.6 | 2.6 | 2.1 |
800 | 8 | 155.7 | 131.9 | 17 | 21.0 | .023R | .017R |
800 | 8 | 153.5 | 128.6 | 17 | 21.3 | 2.6 | 1.9 |
800 | 10 | 150.3 | 126.1 | 16 | 20.3 | .019R | .017R |
800 | 10 | 149.0 | 123.3 | 17 | 21.6 | 2.1 | 1.9 |
800 | 12 | 143.1 | 118.5 | 18 | 21.7 | .015R | .011R |
800 | 12 | 142.4 | 118.2 | 17 | 20.3 | 1.7 | 1.2 |
800 | 14 | 140.1 | 115.6 | 20 | 21.4 | .011R | .008R |
800 | 14 | 140.4 | 115.7 | 21 | 20.8 | 1.2 | .9 |
TM06合金
接下来,由含有15重量%的镍、8重量%的锡和余量铜、并且屈服强度为135-155ksi的TM06标称铜-镍-锡合金形成带。将所述合金形成为具有0.010英寸初始厚度的带,然后将其冷加工以获得15%的%CW,即最终厚度为0.0085英寸。使用以6和10英尺每分钟(fpm)之间的速率行进的轧制装置冷加工所述带。接着,在800°F或850°F的温度下,对所述带进行热应力消除处理。
测定各种性能,包括在纵向方向(L90°)和横向方向(T90°)上的可成型性比率。结果示于下表3A。
表3B给出的信息类似于表3A,不同的是将带冷加工以获得20%的CW%,即最终厚度为0.008英寸。
表3A.
温度 | FPM | T | Y | E | M | L90° | T90° |
800 | 6 | 161.8 | 141.8 | 15 | 19.7 | .028R | .023R |
800 | 6 | 161.9 | 141.7 | 14 | 19.9 | 3.3 | 2.7 |
850 | 6 | 169.6 | 157.6 | 12 | 19.6 | .037R | .042R |
850 | 6 | 168.5 | 154.9 | 11 | 19.6 | 4.4 | 4.9 |
850 | 8 | 168.8 | 155.3 | 11 | 20.2 | .031R | .031R |
850 | 8 | 169.3 | 156.3 | 10 | 20.1 | 3.6 | 3.6 |
850 | 10 | 165.0 | 149.0 | 12 | 20.2 | .029R | .031R |
850 | 10 | 166.8 | 152.0 | 12 | 19.5 | 3.4 | 3.6 |
表3B.
温度 | FPM | T | Y | E | M | L90° | T90° |
750 | 6 | 156.7 | 141.6 | 14 | 19.6 | .017R | .010R |
750 | 6 | 155.5 | 139.9 | 15 | 21.3 | 2.1 | 1.3 |
800 | 6 | 168.0 | 152.5 | 10 | 21.8 | .026R | .020R |
800 | 6 | 170.4 | 155.5 | 10 | 21.3 | 3.3 | 2.5 |
800 | 8 | 163.0 | 146.9 | 10 | 21.5 | .026R | .015R |
800 | 8 | 163.1 | 146.9 | 10 | 21.2 | 3.3 | 1.9 |
800 | 10 | 166.5 | 149.1 | 14 | 21.5 | .023R | .019R |
800 | 10 | 165.7 | 149.7 | 13 | 20.8 | 2.9 | 2.4 |
热处理合金
由含有15重量%的镍、8重量%的锡和余量铜的TM04或TM06标称铜-镍-锡合金形成带。将所述合金形成为具有0.010英寸初始厚度的带,然后将其冷加工以获得55%的%CW,即最终厚度为0.0045英寸。然后对所述带进行575°F、600°F或625°F的热处理达2、3、4、6或8小时,如在时间/温度栏中所示出的。
然后测定各种性能,包括在纵向方向(L90°)和横向方向(T90°)上的可成型性比率。结果示于下表4。
表4.
本公开的合金是高性能、可热处理的铜-镍-锡亚稳合金,其被设计为在如电子连接器、开关、传感器、电磁屏蔽垫片、和音圈马达触头等导电弹簧(conductivespring)应用中提供最佳的可成形性和强度特性。在一个实施方案中,所述合金可以以经预热处理(研磨硬化的(millhardened))的形式提供。在另一个实施方案中,所述合金可以以可热处理的(可时效硬化的)的形式提供。此外,所公开的合金不含有铍,因此可用于不希望有铍的应用中。
应该理解的是,上述公开的变化形式和其他特征和功能或其替代方式,可以组合成许多其他不同的系统或应用。本领域技术人员后续可作出各种目前未预见或未预期的替代方式、修改、变化形式或改进,这也旨在由所附权利要求所涵盖。
Claims (20)
1.一种提高0.2%补偿屈服强度为至少115ksi的锻造铜-镍-锡合金的可成形性的方法,包括:
对铜-镍-锡合金进行第一机械冷加工步骤至冷加工百分比(%CW)为约5%至约15%;和
通过热处理步骤消除所述合金中的应力。
2.权利要求1所述的方法,其中,所述用于消除合金中应力的热处理在700℉至950℉的温度下进行约3分钟至约12分钟。
3.权利要求1所述的方法,其中,所述用于消除合金中应力的热处理在775℉至950℉的温度下进行约3分钟至约12分钟。
4.权利要求1所述的方法,其中在所述用于消除应力的热处理之后,所述合金的屈服强度至少为130ksi。
5.权利要求1所述的方法,其中在所述用于消除应力的热处理之后,所述合金在横向方向上的可成形性比率低于2。
6.权利要求1所述的方法,其中在所述用于消除应力的热处理之后,所述合金在纵向方向上的可成形性比率低于2.5。
7.权利要求1所述的方法,其中在所述用于消除应力的热处理之后,所述合金的屈服强度为至少130ksi,在横向方向上的可成形性比率低于2,且在纵向方向上的可成形性比率低于2.5。
8.权利要求1所述的方法,其中在所述用于消除应力的热处理之后,所述合金在横向方向上的可成形性比率低于1.5。
9.权利要求1所述的方法,其中在所述用于消除应力的热处理之后,所述合金在纵向方向上的可成形性比率低于2。
10.权利要求1所述的方法,其中在热处理之后,所述合金在横向方向上的可成形性比率低于1.5,且在纵向方向上的可成形性比率低于2。
11.权利要求1所述的方法,其中在热处理之后,所述合金具有至少135ksi的屈服强度。
12.权利要求1所述的方法,还包括:
在所述第一冷加工步骤之后热处理所述铜-镍-锡合金;和
在通过热处理消除合金中的应力之前,对所述铜-镍-锡合金进行第二冷加工步骤至%CW为约4%至约12%。
13.权利要求12所述的方法,其中在所述第一次冷加工之后的所述热处理是通过将所述合金暴露于约450℉至约550℉的温度下达约3小时至约5小时而进行的。
14.权利要求12所述的方法,其中所述用于消除合金中应力的热处理在700℉至850℉的温度下进行约3分钟至约12分钟。
15.权利要求12所述的方法,其中在所述用于消除应力的热处理之后,所述合金在横向方向上的可成形性比率低于1。
16.权利要求12所述的方法,其中在所述用于消除应力的热处理之后,所述合金在纵向方向上的可成形性比率低于1。
17.权利要求12所述的方法,其中在所述用于消除应力的热处理之后,所述合金的屈服强度为至少115ksi,在横向方向上的可成形性比率低于1,且在纵向方向上的可成形性比率低于1。
18.权利要求12所述的方法,其中所述铜-镍-锡合金包含约14.5重量%至约15.5重量%的镍、约7.5重量%至约8.5重量%的锡、和余量铜。
19.权利要求12所述的方法,其中所述合金是亚稳硬化材料。
20.一种提高0.2%补偿屈服强度为至少115ksi的锻造铜-镍-锡合金的可成形性的方法,包括:
对铜-镍-锡合金进行第一机械冷加工步骤至%CW为约5%至约15%;
在所述第一冷加工之后热处理所述铜-镍-锡合金;
对所述铜-镍-锡合金进行第二机械冷加工步骤至%CW为约4%至约12%;和
通过热处理消除所述合金中的应力。
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108364914A (zh) * | 2017-01-27 | 2018-08-03 | 纳普拉有限公司 | 半导体封装用压片 |
CN109593989A (zh) * | 2017-10-03 | 2019-04-09 | Jx金属株式会社 | Cu-Ni-Sn系铜合金箔、伸铜制品、电子设备部件和自动对焦的相机模块 |
CN110462091A (zh) * | 2017-02-04 | 2019-11-15 | 美题隆公司 | 生产铜镍锡合金的方法 |
CN115896539A (zh) * | 2022-12-28 | 2023-04-04 | 北冶功能材料(江苏)有限公司 | 一种超高强度、抗断裂铜镍锡合金箔材及其制造方法 |
Family Cites Families (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA1119920A (en) * | 1977-09-30 | 1982-03-16 | John T. Plewes | Copper based spinodal alloys |
US4142918A (en) | 1978-01-23 | 1979-03-06 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Method for making fine-grained Cu-Ni-Sn alloys |
US4260432A (en) * | 1979-01-10 | 1981-04-07 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Method for producing copper based spinodal alloys |
US4373970A (en) * | 1981-11-13 | 1983-02-15 | Pfizer Inc. | Copper base spinodal alloy strip and process for its preparation |
JPH07122122B2 (ja) * | 1985-10-19 | 1995-12-25 | 株式会社神戸製鋼所 | 高力銅合金の製造法 |
BR8606279A (pt) * | 1985-12-19 | 1987-10-06 | Pfizer | Processo para a preparacao de um artigo de liga espinodal a base de cobre distinto e artigo de manufatura |
JP2625965B2 (ja) * | 1988-09-26 | 1997-07-02 | 三菱電機株式会社 | Cu−Ni−Sn合金の製造方法 |
US5089057A (en) * | 1989-09-15 | 1992-02-18 | At&T Bell Laboratories | Method for treating copper-based alloys and articles produced therefrom |
GB9008957D0 (en) * | 1990-04-20 | 1990-06-20 | Shell Int Research | Copper alloy and process for its preparation |
DE4215576A1 (de) * | 1991-06-01 | 1992-12-03 | Diehl Gmbh & Co | Verfahren zur herstellung von kupferlegierungen |
US5486244A (en) | 1992-11-04 | 1996-01-23 | Olin Corporation | Process for improving the bend formability of copper alloys |
US6716292B2 (en) * | 1995-06-07 | 2004-04-06 | Castech, Inc. | Unwrought continuous cast copper-nickel-tin spinodal alloy |
AU712068B2 (en) * | 1995-06-07 | 1999-10-28 | Castech, Inc. | Unwrought continuous cast copper-nickel-tin spinodal alloy |
US6251199B1 (en) * | 1999-05-04 | 2001-06-26 | Olin Corporation | Copper alloy having improved resistance to cracking due to localized stress |
JP2002266058A (ja) * | 2001-03-07 | 2002-09-18 | Omron Corp | 曲げ加工による耐塑性変形、弾性強度が改良されたCu−Ni−Sn系合金の製法、該合金からなる電子部品および電子製品 |
RU2348720C2 (ru) * | 2004-04-05 | 2009-03-10 | Свиссметал-Юмс Юзин Металлюржик Сюисс Са | Поддающийся механической обработке сплав на основе меди и способ его производства |
DE102006019826B3 (de) * | 2006-04-28 | 2007-08-09 | Wieland-Werke Ag | Bandförmiger Werkstoffverbund und dessen Verwendung, Verbundgleitelement |
JP2009242895A (ja) * | 2008-03-31 | 2009-10-22 | Nippon Mining & Metals Co Ltd | 曲げ加工性に優れた高強度銅合金 |
JP5466879B2 (ja) * | 2009-05-19 | 2014-04-09 | Dowaメタルテック株式会社 | 銅合金板材およびその製造方法 |
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Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108364914A (zh) * | 2017-01-27 | 2018-08-03 | 纳普拉有限公司 | 半导体封装用压片 |
CN108364914B (zh) * | 2017-01-27 | 2021-07-30 | 纳普拉有限公司 | 半导体封装用压片 |
CN110462091A (zh) * | 2017-02-04 | 2019-11-15 | 美题隆公司 | 生产铜镍锡合金的方法 |
CN110462091B (zh) * | 2017-02-04 | 2022-06-14 | 美题隆公司 | 生产铜镍锡合金的方法 |
CN109593989A (zh) * | 2017-10-03 | 2019-04-09 | Jx金属株式会社 | Cu-Ni-Sn系铜合金箔、伸铜制品、电子设备部件和自动对焦的相机模块 |
CN115896539A (zh) * | 2022-12-28 | 2023-04-04 | 北冶功能材料(江苏)有限公司 | 一种超高强度、抗断裂铜镍锡合金箔材及其制造方法 |
CN115896539B (zh) * | 2022-12-28 | 2024-04-26 | 北冶功能材料(江苏)有限公司 | 一种超高强度、抗断裂铜镍锡合金箔材及其制造方法 |
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