CN111424224A - 一种高强高韧导电铜合金带材的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高强高韧导电铜合金带材的制备方法，本发明首先对热轧加工的铜合金带材进行固溶和淬火处理，然后进行一次冷轧加工，再对一次冷轧带材进行电脉冲热处理，利用电脉冲快速诱发再结晶细化晶粒和抑制析出相析出的特点，本发明提出对固溶处理和一次冷轧后的铜合金带材进行电脉冲处理，然后对带材进行二次冷轧和时效处理，使合金获得铜基体晶粒细小均匀、高密度位错以及强化相弥散分布的组织，通过细晶强化、应变强化和析出相强化等协同强韧化作用，制备高强高韧导电铜合金带材。与现有技术相比，本发明工艺制备的铜合金带材的强度、断后伸长率、导电率分别提高10％以上、20％以上和5％以上，更重要的是抗弯折性能大幅提高。
Description
技术领域
本发明属于金属材料技术领域，具体涉及一种高强高韧导电铜合金带材的制备方法。
背景技术
高强导电铜合金具有较高的强度和优良的导电、导热性能，是电子信息、交通运输、航空、航天、新能源等高新技术领域的关键结构功能材料，其带材产品在制造集成电路引线框架、精密电子元器件接插件等方面应用广泛。随着电子通讯等行业的快速发展，高负载、高可靠性和高使役寿命已成为导体功能器件的主要发展方向，这使得作为信号传输、结构支撑和热管理系统等用的高强导电铜合金的服役条件变得更加苛刻，不仅要求其具有更高的强度、良好的电导率，还要求其具有优异的抗弯折性能或韧性。
目前，高强导电铜合金带材主要制备方法为用传统的“半连续铸锭→热轧→铣面→冷轧→固溶→冷轧→时效”工艺[见：汪明朴等，一种CuNiSiMg合金材料和其制备方法以及该合金材料制备带材的方法，中国发明专利，授权号ZL201210209072.8；朱永兵，郭福安，李华清，Cu-Cr-Zr系合金板材的改性制备方法，中国发明专利，申请号CN 200810235978.0]进行生产，但是该工艺存在流程长、成材率较低等问题。为此，北京科技大学谢建新等开发了“热冷组合铸型水平连铸→冷轧→固溶→冷轧→时效”为特点的铜合金带材短流程制备新工艺。无论是传统生产方法和还是短流程生产新工艺，为了获得高强度和高导电的铜合金带材一般都需要进行形变热处理(如固溶→冷轧→时效)，使合金元素以析出相的形式在基体中充分析出，但是由于固溶处理的温度高(一般为0.9Ts，Ts为铜合金的熔点)和保温时间长，易使合金的晶粒明显长大甚至发生异常长大的现象，导致组织不均匀。铜基体晶粒粗大且不均匀组织的遗传特性会对通过后续轧制和时效工艺的综合调控改善组织和提高性能带来不利的影响。一方面，铜基体晶粒粗大和不均匀组织会使合金带材冷轧过程中变形不均匀程度加剧，产生严重的内应力分布不均匀和较大的残余应力，导致合金带材的表面质量差和尺寸精度低，甚至产生裂纹、断带等问题；另一方面，为了提高合金的强度，对较大变形量冷轧后的带材进行时效处理，在控制不发生再结晶的基础上析出大量的强化相，但是铜基体晶粒仍然为沿轧制方向被拉长的纤维组织，合金带材组织和性能的各向异性严重，特别是抗弯折性能和韧性较低，难以满足合金带材后续深加工和服役过程高安全、高可靠性和高稳定性的要求。在上述固溶处理和冷轧工序之间增加冷轧和再结晶中间退火工序，即“固溶→冷轧→中间退火→冷轧→时效”，中间退火虽然可以使铜基体发生再结晶进而细化晶粒，减弱合金组织和性能的各向异性，提高合金的抗弯折性能和韧性，但是同样会产生较多的析出相(再结晶温度一般略高于时效温度)，减少了合金元素在铜基体中的固溶含量，不利于后续时效过程充分弥散析出，特别是中间退火过程产生的析出相易在后续时效过程中发生长大的现象，导致时效强化效果减弱，使合金的强度偏低。因此，如何克服铜合金带材传统生产工艺的不足，开发一种兼顾基体组织细化和析出相弥散强化作用的高强度、高韧性的导电铜合金带材制备工艺迫在眉睫。
发明内容
针对现有技术中铜合金带材制备工艺的不足，本发明的目的在于提供一种基于“固溶→一次冷轧→电脉冲处理→二次冷轧→时效”的高强高韧导电铜合金带材的制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明一种高强高韧导电铜合金带材的制备方法，包括如下步骤：
步骤一固溶处理
将热轧加工的铜合金带材进行固溶处理，固溶处理后进行淬火；
步骤二一次冷轧
将步骤一中经过固溶处理的铜合金带材进行一次冷轧；
步骤三电脉冲热处理
将步骤二中经过一次冷轧的铜合金带材进行电脉冲热处理，所述电脉冲热处理的最高温度为(0.6Ts-140)～(0.6Ts-50)℃，电脉冲热处理的时间为5～30s；
步骤四二次冷轧
将步骤三中经过电脉冲热处理的铜合金带材进行二次冷轧；
步骤五时效处理
将步骤四中经过二次冷轧处理的铜合金带材进行时效处理。
本发明首先对热轧加工的铜合金带材进行固溶和淬火处理，然后进行一次冷轧加工，再对一次冷轧带材进行电脉冲热处理，利用电脉冲快速诱发再结晶而细化晶粒和由于处理时间短可有效抑制析出相析出的特点，为后续二次冷轧提供细小、均匀的晶粒组织以及时效过程提供更多晶界等强化相的形核位置和保留固溶处理时的合金元素固溶含量；最后对电脉冲处理的带材依次进行二次冷轧和时效处理，使合金元素在铜基体中以细小析出相的形式充分弥散析出。在本发明所提供工艺的协同作用下，最终可获得基体晶粒细小均匀、高密度位错以及强化相弥散分布的组织，通过细晶强化、应变强化和析出相强化等协同强韧化作用，制备高强度、高韧性的导电铜合金带材。
在本发明中，电脉冲热处理的温度限定为(0.6Ts-140)～(0.6Ts-50)℃，其中，Ts为铜合金的熔点。在该温度下范围内，既可以充分诱发再结晶而又可以不让晶粒长大，进而可最大程度地细化晶粒。
当然电脉冲热处理的温度仍然需要有效控制，如果电脉冲再结晶处理的最高温度太低，就不会诱发合金的再结晶现象，不会产生细化铜合金基体晶粒的效果；如果电脉冲再结晶处理的最高温度太高，则同样将产生的再结晶晶粒发生明显长大，导致铜合金基体晶粒粗大，从而影响到最终材料的力学性能。
本发明一种高强高韧导电铜合金带材的制备方法，步骤一中，铜合金选自Cu-Ni-Si系、Cu-Ni-Sn系、Cu-Ni-Al系、Cu-Fe-P系、Cu-Cr-Zr系、Cu-Be系、Cu-Ti系中的一种；优选为Cu-Ni-Si系铜合金、Cu-Cr-Zr系铜合金、Cu-Be系铜合金中的一种。
本发明一种高强高韧导电铜合金带材的制备方法，步骤一中，所述固溶处理为等温固溶处理或电脉冲固溶处理；优选为电脉冲固溶处理。
作为优选，当所述固溶处理为等温固溶处理时，固溶处理的温度为850～1000℃，固溶处理的时间为0.5～4h；等温固溶处理后的铜合金带材进行水淬，水淬过程中使用冷却水的温度为20～50℃。
进一步的优选，所述等温固溶处理在保护气氛下进行，所述保护气氛为H2和N2的混合气氛，所述N2在混合气氛中的体积分数为20％～40％。
作为优选，当所述固溶处理为电脉冲固溶处理时，所述电脉冲固溶处理时输入到铜合金带的加电区域段的参数为：频率为1000～3000Hz，脉冲宽度为50～2000μs，电流密度的幅值为2000～6000A/mm2，有效电流密度为200～1000A/mm2；电脉冲固溶处理的最高温度为700～900℃，电脉冲固溶处理的时间为10～30s；电脉冲固溶处理后的铜合金带材进行喷水冷却淬火，所述喷水时所用冷却水的流量为20～100L/min，优选为30～80L/min。
可以看出，相对于等温固溶处理，电脉冲固溶处理可以在更短的时间内使合金中的析出相快速固溶于铜合金中，同时可有效抑制晶粒长大行为，为后续的冷加工提供更为细化的组织结构。
对热轧加工的铜合金带材(如Cu-Ni-Si系、Cu-Cr-Zr系等)进行固溶和淬火处理，以使析出相完全固溶进入铜基体和提升带材的加工性能。
本发明一种高强高韧导电铜合金带材的制备方法，步骤二中，所述一次冷轧过程中，单道次压下率为20％～40％，优选为30～40％；总压下率为60％～95％；优选为75～95％，轧制速度为60～300m/min，优选为150～200m/min。
本发明一种高强高韧导电铜合金带材的制备方法，步骤二中，经过一次冷轧后，获得1～5mm的铜合金带材。
在本发明中，所用热轧加工的铜合金带材的厚度优选为10～14mm
本发明一种高强高韧导电铜合金带材的制备方法，步骤三中，所述电脉冲热处理时输入到铜合金带的加电区域段的电脉冲参数为：频率为500～2000Hz，脉冲宽度为50～2000μm，电流密度的幅值为800～4000A/mm2，有效电流密度为100～500A/mm2。
本发明一种高强高韧导电铜合金带材的制备方法，步骤三中，当铜合金选自Cu-Ni-Si系铜合金时，所述电脉冲热处理的最高温度为510～570℃；当铜合金选自Cu-Cr-Zr系铜合金时，所述电脉冲热处理的最高温度为520～580℃，当铜合金选自Cu-Be系铜合金时，所述电脉冲热处理的最高温度为530～600℃。
在本发明中，对一次冷轧处理后的铜合金带材进行电脉冲诱发再结晶处理，一方面利用电脉冲快速细化铜合金带材基体中的晶粒，另一方面，利用电脉冲热处理温度低和处理时间短抑制析出相析出的特点，为后续二次冷轧提供细小、均匀的晶粒组织以及时效过程提供更多晶界等强化相的形核位置和保留固溶处理时的合金元素固溶含量。
本发明一种高强高韧导电铜合金带材的制备方法，步骤四中，所述二次冷轧过程中，单道次压下率为15～40％，优选为15～25％；总压下率为40％～95％；优选为75％～85％，轧制速度为100～600m/min，优选为100～200m/min。
在本发明中，电脉冲快速诱发再结晶而细化晶粒和由于处理时间短可有效抑制析出相析出的特点，为后续二次冷轧提供细小、均匀的晶粒组织，使得二次冷轧时可以进行在较大变形量下进行多道次连续冷轧加工，最终获得表面质量高和尺寸精度高且具有优异抗弯折性能的铜带材。
本发明一种高强高韧导电铜合金带材的制备方法，步骤四中，经过二次冷轧后，获得0.02～1mm的铜合金带材。
本发明一种高强高韧导电铜合金带材的制备方法，步骤五中，时效处理的温度为400～550℃，时效处理的时间为2～6h。
所述时效处理在保护气氛下进行，所述保护气氛为H2和N2的混合气氛，所述N2在混合气氛中的体积分数为20％～40％。
对经过二次冷轧处理的铜合金带材进行时效处理，使产品获得强度、导电率和韧性(如抗弯折性能)的较好匹配，以满足实际使用要求。
所述的电脉冲热处理设备包括脉冲电源、开卷机构、收卷机构、正电极滚轮、负电极滚轮以及测温仪。其工作原理如下：脉冲电源提供对铜合金带材进行电脉冲热处理的脉冲电流；正电极滚轮、负电极滚轮和机架之间绝缘，正电极滚轮和负电极滚轮分别连接脉冲电源的正、负输出端；从开卷装置牵出来的合金带材经过正电极滚轮和负电极滚轮，然后在收卷机构进行卷取；合金和正电极滚轮、负电极滚轮为紧密弹性接触，两个同步电机同向驱动正电极滚轮和负电极滚轮带动合金以设定速度向收卷机构方向传动。脉冲电源通过正电极滚轮和负电极滚轮将脉冲电流输入到正电极滚轮和负电极滚轮之间运动的合金带材的加电区域，进而在该加电区域产生焦耳热效应和非焦耳热效应，对该加电区域的合金进行电脉冲快速诱发再结晶处理，以获得基体晶粒细小、均匀的组织。
原理与优势
电脉冲处理技术是近年来发展的一种金属材料热处理新工艺，其利用电脉冲对金属材料进行瞬间高能非平衡输入，可大幅度促进金属原子、空位等缺陷的扩散运动，对金属材料的相变、回复和再结晶等产生显著的影响。合理的利用和调控电脉冲处理工艺可有效改善铜合金的微观组织和提高其综合性能。
本发明将塑性加工、传统热处理和电脉冲处理进行有机结合，开发一种基于“固溶→一次冷轧→电脉冲处理→二次冷轧→时效”的高强高韧导电铜合金带材的制备方法，解决传统制备工艺生产的铜合金带材存在高强度、高韧性(如抗弯折性能)和高导电等性能难以同时兼顾的问题。
本发明利用电脉冲快速诱发再结晶而细化晶粒和由于处理时间短可有效抑制析出相析出的特点，为后续二次冷轧提供细小、均匀的晶粒组织以及时效过程提供更多晶界等强化相的形核位置和保留固溶处理时的合金元素固溶含量；二次冷轧和时效处理，使合金元素在铜基体中以细小析出相的形式充分弥散析出，最终使合金获得基体晶粒细小均匀、高密度位错以及强化相弥散分布的组织，通过细晶强化、应变强化和析出相强化等协同强韧化作用，制备高强度、高韧性的导电铜合金带材。
与现有技术相比，本发明工艺可同时提高铜合金带材的强度、导电率和韧性，其中的抗弯折性能相比现有技术中的铜合金带材大幅改善。
附图说明
图1本发明的工艺流程图。
具体实施方式
实施例1：Cu-Ni-Si系铜合金带材的制备
(1)对热轧加工的C70250铜合金(Cu-2.6wt％Ni-0.5wt％Si)带坯(厚度为12mm)进行固溶和淬火处理，使析出相完全固溶进入铜基体。固溶温度为950℃，保温时间为2h，保护气体为70％H2+30％N2，淬火采用水淬方式，冷却水温度为20～50℃。
(2)对步骤(1)中固溶处理的铜合金带材进行多道次连续冷轧，平均单道次压下率为35％，轧制速度为200m/min，总压下率为92％；加工出厚度为1mm的铜合金带材。
(3)对步骤(2)中一次冷轧的合金进行电脉冲诱发再结晶处理。输入到铜合金带材的加电区域段的电脉冲参数为：频率800Hz，脉冲宽度80μm，电流密度的幅值4000A/mm2，有效电流密度400A/mm2，最高加热温度530℃，加热时间10s。
(4)对步骤(3)中电脉冲处理的合金带材进行二次冷轧，平均道次压下率为20％，轧制速度为100m/min，总压下率为80％，生产出厚度0.2mm的铜合金带材；
(5)对步骤(4)中制备的铜合金带材进行时效处理，使产品获得强度、导电率和抗弯折性能的较好匹配。时效温度为450℃，保温时间为4h，保护气体为70％H2+30％N2。
对比例1
其他工艺步骤与条件均与实施例1相同，仅是将步骤(3)中的电脉冲诱发再结晶处理，改为等温退火，其中等温退火的温度为600℃，保温时间为1h，保护气体为70％H2+30％N2。
对比例2
其他工艺步骤与条件均与实施例1相同，仅是不进行步骤(3)中的电脉冲诱发再结晶处理。
对比例3
其他工艺步骤与条件均与实施例1相同，仅是步骤(3)中的电脉冲诱发再结晶处理的参数不同，频率500Hz，脉冲宽度80μm，电流密度的幅值3000A/mm2，有效电流密度300A/mm2，最高加热温度480℃，加热时间10s。
表1列出了对比例1、对比例2、对比例3和实施例1工艺制备的C70250铜合金带材的力学性能、导电率和弯折性能，其中弯折性能是以厚度值作为弯折圆角半径对带材分别沿轧制方向(RD)和宽度方向(WD)进行180°进行弯折。实施例1工艺制备的C70250铜合金带材的抗拉强度、断后伸长率和导电率比对比例1的带材分别提高11.4％、20.0％和8.4％，比对比例2的带材分别提高7.8％、73.3％和9.9％，而宽度方向的弯折性能更是明显改善。
表1对比例1、对比例2、对比例3、对比例4和实施例1工艺制备的C70250
铜合金带材性能的比较
实施例2：Cu-Cr-Zr系铜合金带材的制备
(1)对热轧加工的Cu-Cr-Zr铜合金(Cu-2.0wt％Cr-0.2wt％Zr)带坯(厚度为14mm)进行固溶和淬火处理，使析出相完全固溶进入铜基体。固溶温度为960℃，保温时间为2h，保护气体为70％H2+30％N2，淬火采用水淬方式，冷却水温度为20～50℃。
(2)对步骤(1)中固溶处理的铜合金带材进行多道次连续冷轧，平均道次压下率为35％，轧制速度为200m/min，总压下率为86％；加工出厚度为2.0mm的铜合金带材。
(3)对步骤(2)中一次冷轧的合金进行电脉冲诱发再结晶处理。输入到铜合金带材的加电区域段的电脉冲参数为：频率1000Hz，脉冲宽度80μs，电流密度的幅值4000A/mm2，有效电流密度450A/mm2，最高加热温度550℃，加热时间10s。
(4)对步骤(3)中电脉冲处理的合金带材进行二次冷轧，平均道次压下率为20％，轧制速度为150m/min，总压下率为75％；可生产出厚度0.5mm的铜合金带材；
(5)对步骤(4)中制备的铜合金带材进行时效处理，使产品获得强度、导电率和抗弯折性能的较好匹配。时效温度为450℃，保温时间为6h，保护气体为70％H2+30％N2。
对比例4
其他工艺步骤与条件均与实施例2相同，仅是将步骤(3)中的电脉冲诱发再结晶处理，改为等温退火，其中等温退火的温度为630℃，保温时间为1h，保护气体为70％H2+30％N2。
对比例5
其他工艺步骤与条件均与实施例2相同，仅是不进行步骤(3)中的电脉冲诱发再结晶处理。
对比例6
其他工艺步骤与条件均与实施例2相同，仅是步骤(3)中的电脉冲诱发再结晶处理的参数不同，频率550Hz，脉冲宽度80μm，电流密度的幅值3000A/mm2，有效电流密度350A/mm2，最高加热温度500℃，加热时间10s。
表2列出了对比例4、对比例5、对比例6和实施例2工艺制备的Cu-Cr-Zr合金带材的力学性能、导电率和弯折性能，其中弯折性能是以厚度值作为弯折圆角半径对带材分别沿轧制方向(RD)和宽度方向(WD)进行180°进行弯折。实施例2工艺制备的Cu-Cr-Zr铜合金带材的抗拉强度、断后伸长率和导电率比对比例4的带材分别提高11.5％、28.6％和5.6％，比对比例5的带材分别提高6.8％、55.2％和6.8％，而尤其是弯折性能大幅改善。
表2对比例4、对比例5、对比例6和实施例2工艺制备的Cu-Cr-Zr铜合金带材性能的比较
实施例3：Cu-Be-Co系铜合金带材的制备
(1)对热轧加工的Cu-Be-Co铜合金(Cu-0.4wt％Be-0.5wt％Co)带坯(厚度为10mm)进行电脉冲固溶和和喷水冷却淬火处理，使析出相完全固溶进入铜基体。输入到铜合金带坯的加电区域段的电脉冲参数为：频率2000Hz，脉冲宽度100μs，电流密度的幅值5000A/mm2，有效电流密度550A/mm2，最高加热温度880℃，加热时间20s；喷水冷却水流量50L/min。
(2)对步骤(1)中固溶处理的铜合金带材进行多道次连续冷轧，平均道次压下率为35％，轧制速度为200m/min，总压下率为85％；加工出厚度为1.5mm的铜合金带材。
(3)对步骤(2)中一次冷轧的合金进行电脉冲诱发再结晶处理。输入到铜合金带材的加电区域段的电脉冲参数为：频率1200Hz，脉冲宽度60μs，电流密度的幅值4000A/mm2，有效电流密度480A/mm2，最高加热温度580℃，加热时间10s。
(4)对步骤(3)中电脉冲处理的合金带材进行二次冷轧，平均道次压下率为20％，轧制速度为150m/min，总压下率为75％；可生产出厚度0.5mm的铜合金带材；
(5)对步骤(4)中制备的铜合金带材进行时效处理，使产品获得强度、导电率和抗弯折性能的较好匹配。时效温度为450℃，保温时间为6h，保护气体为70％H2+30％N2。
对比例7
其他工艺步骤与条件均与实施例3相同，仅是将步骤(3)中的电脉冲诱发再结晶处理，改为等温退火，其中等温退火的温度为640℃，保温时间为1h，保护气体为70％H2+30％N2。
对比例8
其他工艺步骤与条件均与实施例3相同，仅是不进行步骤(3)中的电脉冲诱发再结晶处理。
对比例9
其他工艺步骤与条件均与实施例3相同，仅是步骤(3)中的电脉冲诱发再结晶处理的参数不同，频率1400Hz，脉冲宽度60μm，电流密度的幅值4000A/mm2，有效电流密度530A/mm2，最高加热温度630℃，加热时间10s。
表3列出了对比例7、对比例8、、对比例9和实施例3工艺制备的的Cu-Be-Co合金带材的力学性能、导电率和弯折性能，其中弯折性能是以厚度值作为弯折圆角半径对带材分别沿轧制方向(RD)和宽度方向(WD)进行180°进行弯折。实施例3工艺制备的Cu-Be-Co铜合金带材的抗拉强度、断后伸长率和导电率比对比例7的带材分别提高13.0％、39.1％和6.6％，比对比例8的带材分别提高8.1％、77.8％和8.8％，而尤其是弯折性能大幅改善。
表3对比例7、对比例8、对比例9和实施例3工艺制备的Cu-Be-Co铜合金带材性能的比较
实施例4：Cu-Ni-Si-Co系铜合金带材的制备
(1)对热轧加工的Cu-1.0wt％Ni-0.28wt％Si-0.14Co合金带坯(厚度为12mm)进行速固溶和喷水冷却淬火处理，使析出相完全固溶进入铜基体。输入到镁合金带坯的加电区域段的电脉冲参数为：频率2500Hz，脉冲宽度100μs，电流密度的幅值5000A/mm2，有效电流密度800A/mm2，最高加热温度9000℃，加热时间30s；喷水冷却水流量80L/min。
(2)对步骤(1)中固溶处理的铜合金带材进行多道次连续冷轧，平均单道次压下率为30％，轧制速度为100m/min，总压下率为92％；加工出厚度为1mm的铜合金带材。
(3)对步骤(2)中一次冷轧的合金进行电脉冲诱发再结晶处理。输入到铜合金带材的加电区域段的电脉冲参数为：频率850Hz，脉冲宽度80μm，电流密度的幅值4000A/mm2，有效电流密度420A/mm2，最高加热温度550℃，加热时间10s。
(4)对步骤(3)中电脉冲处理的合金带材进行二次冷轧，平均道次压下率为20％，轧制速度为80m/min，总压下率为80％，生产出厚度0.2mm的铜合金带材；
(5)对步骤(4)中制备的铜合金带材进行时效处理，使产品获得强度、导电率和抗弯折性能的较好匹配。时效温度为450℃，保温时间为6h，保护气体为70％H2+30％N2。
实施例5
其他工艺步骤与条件均与实施例4相同，仅是将步骤(1)中的电脉冲固溶处理，改为等温固溶处理方式，等温固溶处理的温度为960℃，保温时间为2h，保护气体为70％H2+30％N2。
对比例10
其他工艺步骤与条件均与实施例4相同，仅是将步骤(1)中的电脉冲固溶处理，改为等温固溶处理方式，将步骤(3)中的电脉冲诱发再结晶处理换成等温退火处理，其中等温固溶处理的温度为960℃，保温时间为2h，保护气体为70％H2+30％N2；等温退火的温度为620℃，保温时间为1h，保护气体为70％H2+30％N2。。
对比例11
其他工艺步骤与条件均与实施例4相同，仅是将步骤(3)中的电脉冲诱发再结晶处理，改为等温退火，其中等温退火的温度为620℃，保温时间为1h，保护气体为70％H2+30％N2。
对比例12
其他工艺步骤与条件均与实施例4相同，仅是不进行步骤(3)中的电脉冲诱发再结晶处理。
表4列出了对比例10、对比例11、对比例12、和实施例4、实施例5工艺制备的Cu-1.0wt％Ni-0.28wt％Si-0.14Co合金带材的力学性能、导电率和弯折性能，其中弯折性能是以厚度值作为弯折圆角半径对带材分别沿轧制方向(RD)和宽度方向(WD)进行180°进行弯折。实施例4工艺制备的C70250铜合金带材的抗拉强度、断后伸长率和导电率比对比例10的带材分别提高10.4％、25.0％和7.2％，比对比例11的带材分别提高7.6％、34.6％和5.4％，而宽度方向的弯折性能更是明显改善。
表4对比例10、对比例11、对比例12和实施例4、实施例5工艺制备的Cu-1.0wt％Ni-0.28wt％Si-0.14Co合金带材性能的比较
Claims (9)
1.一种高强高韧导电铜合金带材的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一 固溶处理
将热轧加工的铜合金带材进行固溶处理，固溶处理后进行淬火；
步骤二 一次冷轧
将步骤一中经过固溶处理的铜合金带材进行一次冷轧；
步骤三 电脉冲热处理
将步骤二中经过一次冷轧的铜合金带材进行电脉冲热处理，所述电脉冲热处理的最高温度为(0.6Ts-140)～(0.6Ts-50)℃，电脉冲热处理的时间5～30s；
步骤四 二次冷轧
将步骤三中经过电脉冲热处理的铜合金带材进行二次冷轧；
步骤五 时效处理
将步骤四中经过二次冷轧处理的铜合金带材进行时效处理。
2.根据权利要求1所述的一种高强高韧导电铜合金带材的制备方法，其特征在于：步骤一中，铜合金选自Cu-Ni-Si系、Cu-Ni-Sn系、Cu-Ni-Al系、Cu-Fe-P系、Cu-Cr-系、Cu-Be系、Cu-Ti系中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种高强高韧导电铜合金带材的制备方法，其特征在于：步骤一中，所述固溶处理为等温固溶处理或电脉冲固溶处理。
4.根据权利要求3所述的一种高强高韧导电铜合金带材的制备方法，其特征在于：当所述固溶处理为等温固溶处理时，固溶处理的温度为900～1000℃，固溶处理的时间为0.5～4h；等温固溶处理后的铜合金带材进行水淬，水淬过程中使用冷却水的温度为20～50℃。
5.根据权利要求3所述的一种高强高韧导电铜合金带材的制备方法，其特征在于：当所述固溶处理为电脉冲固溶处理时，所述电脉冲固溶处理时输入到铜合金带的加电区域段的参数为：频率为1000～3000Hz，脉冲宽度为50～2000μs，电流密度的幅值为2000～6000A/mm2，有效电流密度为200～800A/mm2；电脉冲固溶处理的最高温度为700～900℃，电脉冲固溶处理的时间为10～30s；电脉冲固溶处理后的铜合金带材进行喷水冷却淬火，所述喷水时所用冷却水的流量为20～100L/min。
6.根据权利要求1所述的一种高强高韧导电铜合金带材的制备方法，其特征在于：步骤二中，所述一次冷轧过程中，单道次压下率为20％～40％，总压下率为60％～95％；轧制速度为60～300m/min。
7.根据权利要求1所述的一种高强高韧导电铜合金带材的制备方法，其特征在于：步骤三中，所述电脉冲处理时输入到铜合金带材的加电区域段的电脉冲参数为：频率为500～2000Hz，脉冲宽度为50～2000μs，电流密度的幅值为800～4000A/mm2，有效电流密度为100～500A/mm2。
8.根据权利要求1所述的一种高强高韧导电铜合金带材的制备方法，其特征在于：步骤四中，所述二次冷轧过程中，单道次压下率为15～40％，优选为15～25％；总压下率为40％～95％；优选为75％～85％，轧制速度为100～600m/min，优选为100～200m/min。
9.根据权利要求1所述的一种高强高韧导电铜合金带材的制备方法，其特征在于：步骤五中，时效处理的温度为400～550℃，时效处理的时间为2～6h。
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112708791A (zh) * | 2020-12-24 | 2021-04-27 | 国工恒昌新材料沧州有限公司 | 一种c17410铍铜带材的制备方法 |
| CN114150123A (zh) * | 2021-11-24 | 2022-03-08 | 昆明冶金研究院有限公司北京分公司 | 一种有效提高合金强度和导电率的方法 |
| CN115141946A (zh) * | 2022-08-03 | 2022-10-04 | 中南大学 | 一种高性能铜合金线丝材短流程制备加工方法 |
| CN115233031A (zh) * | 2021-09-07 | 2022-10-25 | 大连理工大学 | 一种高性能铜合金及其制备方法 |
| CN115537505A (zh) * | 2022-11-18 | 2022-12-30 | 太原科技大学 | 一种电脉冲加速含铜钢富铜相析出速度的方法 |
| CN115786829A (zh) * | 2022-09-27 | 2023-03-14 | 浙江力博实业股份有限公司 | 一种基于脉冲电流处理的无氧铜带再结晶退火方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0938709A (ja) * | 1995-07-28 | 1997-02-10 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 冷延鋼板の調質圧延方法 |
| CN109207885A (zh) * | 2018-11-09 | 2019-01-15 | 北京科技大学 | 利用脉冲电流处理提高5xxx铝合金抗晶间腐蚀性能的方法 |
| CN110241319A (zh) * | 2019-06-20 | 2019-09-17 | 西安理工大学 | 一种制备细晶粒Cu-Ni-Mn合金的方法 |
| CN111004936A (zh) * | 2019-12-30 | 2020-04-14 | 西安理工大学 | 一种高强度高耐蚀性Cu-Ni-Mn合金的制备方法 |
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0938709A (ja) * | 1995-07-28 | 1997-02-10 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 冷延鋼板の調質圧延方法 |
| CN109207885A (zh) * | 2018-11-09 | 2019-01-15 | 北京科技大学 | 利用脉冲电流处理提高5xxx铝合金抗晶间腐蚀性能的方法 |
| CN110241319A (zh) * | 2019-06-20 | 2019-09-17 | 西安理工大学 | 一种制备细晶粒Cu-Ni-Mn合金的方法 |
| CN111004936A (zh) * | 2019-12-30 | 2020-04-14 | 西安理工大学 | 一种高强度高耐蚀性Cu-Ni-Mn合金的制备方法 |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112708791A (zh) * | 2020-12-24 | 2021-04-27 | 国工恒昌新材料沧州有限公司 | 一种c17410铍铜带材的制备方法 |
| CN115233031A (zh) * | 2021-09-07 | 2022-10-25 | 大连理工大学 | 一种高性能铜合金及其制备方法 |
| CN115233031B (zh) * | 2021-09-07 | 2022-12-30 | 大连理工大学 | 一种高性能铜合金及其制备方法 |
| CN114150123A (zh) * | 2021-11-24 | 2022-03-08 | 昆明冶金研究院有限公司北京分公司 | 一种有效提高合金强度和导电率的方法 |
| CN114150123B (zh) * | 2021-11-24 | 2024-03-12 | 中铝科学技术研究院有限公司 | 一种有效提高合金强度和导电率的方法 |
| CN115141946A (zh) * | 2022-08-03 | 2022-10-04 | 中南大学 | 一种高性能铜合金线丝材短流程制备加工方法 |
| CN115786829A (zh) * | 2022-09-27 | 2023-03-14 | 浙江力博实业股份有限公司 | 一种基于脉冲电流处理的无氧铜带再结晶退火方法 |
| CN115537505A (zh) * | 2022-11-18 | 2022-12-30 | 太原科技大学 | 一种电脉冲加速含铜钢富铜相析出速度的方法 |
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