CN112251629A - 一种用于6g通信连接器的铜合金材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了属于有色金属加工技术领域的一种用于6G通信连接器的铜合金材料及其制备方法。所述铜合金材料的组成为：Ni：3.4～5.5wt.％，Si：0.6～1.5wt.％，Ti：0.6～1.2wt.％，Cr：0.1～0.3wt.％，其他元素：0.01～1.0wt.％，余量为Cu。本发明的铜合金材料的抗拉强度为950～1100MPa，伸长率为5～15％，导电率为18～35％IACS，150℃×1000h的应力松弛率为10～20％，横向纵向在R/T＝3时，折弯90度不出现任何缺陷，具有较好的综合性能，能够满足6G通信用连接器的使用需求。

Description

一种用于6G通信连接器的铜合金材料及其制备方法
技术领域
本发明属于有色金属加工技术领域，尤其涉及一种用于6G通信连接器的铜合金材料及其制备方法。
背景技术
目前，我国5G网络发展取得明显成效，2020年5G全面实现商用，随着5G推进速度的不断加快，很多国家、科研机构和企业也已开始备战下一代通信网络，世界各国很多研究机构及产业链上各单位都已经开展6G网络技术的研发。面向2030年的6G网络系统将超出现有的移动通信网络的范畴，具有“覆盖更广、频谱更高、应用更全、安全更强”的特点。这就对现有的连接器用铜合金材料提出了更高的要求。
目前的通信连接器用铜合金主要采用铍青铜，由于具有超高的强度和弹性，铍青铜多年来在高可靠性连接器使用时一直受到普遍青睐。但铍青铜合金含剧毒物质铍，合金的制备受到多种限制；此外，由于6G通信网络要求连接器朝小型化、集成化的方向发展，铍铜的弯曲成型性能无法满足新一代通信设备的要求，使用者一直在寻求铍铜的可替代材料。
Cu-Ni-Si系合金作为一种典型的时效强化型合金，通过适当的处理可获得高强度和高导电性，世界各国已开发出了20余种Cu-Ni-Si系合金，最具典型的为C70250、C70350合金，这些合金虽然具有较高的导电率，但强度仍与铍铜差距很大。最近几年开发Cu-Ti系合金，虽然强度可以与铍铜媲美，但导电率又过低(≤15％IACS)，无法满足通信连接器高功率大电流的要求。
因此针对6G通信用连接器材料，亟需开发一种新型的铜合金，具备较高的强度、良好的导电性以及优异的折弯成型性能，满足新一代通信设备高稳定性、小型化、集成化、高性能化的使用要求。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了一种用于6G通信连接器的铜合金材料，所述铜合金材料的组成为：Ni：3.4～5.5wt.％，Si：0.6～1.5wt.％，Ti：0.6～1.2wt.％，Cr：0.1～0.3wt.％，其他元素：0.01～1.0wt.％，余量为Cu。
所述其他元素为Mg、Fe、Sn、Ag、Zr、Zn、单一稀土和混合稀土中的一种或多种。其中Mg、Fe、Ti、Ag、Zr能促进Ni2Si相析出或形成单质相，阻碍粒子运动，可以提高合金带材的导电性能、耐应力松弛性能及耐高温软化性能。Zn、Sn能够固溶在铜中，改善合金的力学性能。单一稀土和混合稀土均具有细化晶粒和除氧作用。
所述铜合金材料中元素的质量比关系为3.2≤(Ni+Cr)/Si≤6.0。所述范围内更有利于析出相的大小和分布状态，进一步影响材料的性能。
所述铜合金材料抗拉强度为950～1100MPa，伸长率为5～15％，导电率为18～35％IACS，150℃×1000h的应力松弛率为10～20％，横向纵向在R/T＝3时，折弯90度不出现缺陷。
所述铜合金材料的纵向和横向截面上有平均粒径为5nm～60nm的棒状和圆盘状Ni2Si相、平均粒径为10～40nm的球状Cr3Si相、平均粒径为1～5nm的豆瓣状Cr相、平均粒径为50nm～200nm的针状Cu4Ti相。
所添加元素的作用：
Ni、Si：Ni元素在时效过程中主要与硅元素形成Ni2Si析出相，随着Ni含量的增加，Ni2Si析出相析出数量越多，当镍含量过多时，合金中Ni2Si相发生团聚，失去强化相的作用，因此需要合理控制合金中镍元素与硅元素的比例，使元素充分析出并形成细小弥散的强化相。
Cr元素在铜合金中可以形成细小弥散的豆瓣状Cr相，还可以与Si元素形成球状的Cr3Si相，该相能够提高合金的高温稳定性，弥散的Cr3Si粒子将抑制加热过程合金的晶粒长大。
添加一定量的Ti元素，可以在合金中生成Cu4Ti相，增加合金的强度，但经过大量试验验证，尽管室温下Ti元素在铜中的固溶度为0.01～0.2％，但需添加至0.6％以上才能起到明显的沉淀强化效果，但添加过多会导致合金电导率严重下降；其次Ti元素能够增加δ-Ni2Si相粒子从基体中析出的驱动力，促进δ-Ni2Si相的析出和减小析出相之间距离，提高合金的强度。
由于Co元素在Cu中的固溶温度非常高，经试验研究，在1025℃固溶后，合金中仍残留大量大尺寸的富Co相，对合金的性能产生不利影响，且目前国内外的铜合金工业化装备难以达到如此高的水平，因此本发明铜合金材料中不含有Co元素。
所述铜合金材料用于6G通信连接器的应用。
所述用于6G通信连接器的铜合金材料的制备方法，包括以下步骤，
a.熔炼铸造：将铜合金材料的原料合金按权利要求1配比进行熔炼，待完全熔化后，将熔体倒入保温炉中均匀搅拌、保温并浇铸，得到合金铸锭；
b.热轧：将合金铸锭加热后热轧，热轧完成进行水冷，经铣面得到合金板材；
c.初轧：将合金板材进行冷轧，得到冷轧合金板材；
d.中间退火：将冷轧合金板材于退火炉中进行中间退火处理，采用气体冷却；
e.中轧：将退火处理后的合金板材进行中轧；
f.高温在线固溶：将中轧后的合金板材进行高温在线快速固溶处理，经冷却得到合金板材；
g.精轧：将固溶处理后的合金带板进行精轧；
h.时效退火处理；将精轧后合金板材于退火炉中进行时效处理。
8.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于：步骤1)中，采用非真空中频感应炉进行熔炼，熔炼温度为1230～1250℃，浇铸温度为1120～1150℃，保温时间为20min。
原料合金包括电解铜、电解镍、镍硅合金、铜钛中间合金、铜铬中间合金，待熔体完全熔化后，将熔体倒入保温炉中均匀搅拌，后浇铸；
步骤2)中，合金铸锭步进箱式炉中进行加热，加热温度为920～960℃，加热保温时间为2～6h；热轧的终轧温度为760～820℃；
步骤3)中，冷轧加工率为60～80％。
步骤4)中，退火炉为钟罩式退火炉，退火温度为400～600℃，退火保温时间为5～8h，冷却气体为氢气和氮气的混合气体；
步骤5)中，中轧采用冷轧，冷轧加工率为50～70％；
步骤6)中，固溶处理温度为900℃～980℃，退火速度10～20m/min，冷却速度60～80℃/s，冷却气体为氮气和氢气的混合气体；
步骤7)中，精轧过程采用冷轧，冷轧加工率为30～60％；
步骤8)中，退火炉为钟罩式退火炉，时效处理温度为400～550℃，时效处理保温时间为1～6h，时效处理的冷却其他为氢气和氮气的混合气体。
本发明的有益效果在于：
1.本发明所述铜合金材料满足6G通信用连接器对合金高强度、良好导电性和优异折弯成型性能的要求。
2.本发明通过成分设计，采用多相协同强化方式，调整控制合金中不同相的尺寸分布，大幅度提高合金的强度，并保证一定的电导率，通过一系列的制备加工工艺进行组织调控，获得的合金板带综合性能优异，能够很好的替代现有通信设备中使用的铍铜。
3.本发明所述的6G通信连接器用铜合金材料的抗拉强度为950～1100MPa，伸长率为5～15％，导电率为18～35％IACS，150℃×1000h的应力松弛率为10～20％，横向纵向在R/T＝3时，折弯90度不出现任何缺陷，具有较好的综合性能，能够满足新一代6G通信用连接器的使用需求。
附图说明
图1为在R/T＝3时，纵向折弯90度宏观照片图；
图2为在R/T＝3时，横向折弯90度宏观照片图；
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：
实施例1
本实施例中合金采用以下原料熔炼：电解铜、电解镍、镍硅合金、铜钛中间合金、铜铬中间合金，合金成分见下表1。
a.熔炼铸造：采用非真空中频感应炉进行熔铸，所述的熔炼的温度为1240℃，所述铸造的温度控制在1130℃。在非真空感应炉中加入电解铜、电解镍、镍硅合金、铜钛中间合金、铜铬中间合金，待熔体完全熔化后，将熔体倒入保温炉中均匀搅拌，保温20min后浇铸。
b.热轧：将上述合金铸锭在步进箱式炉中进行加热，温度为950℃，保温时间为4h，然后再进行热轧，终轧温度控制在800℃，随后进行水冷。
c.初轧：将铣面后的合金板材进行初轧，冷轧加工率为70％。
d.中间退火：将冷轧后板材放置钟罩式退火炉进行中间退火处理，退火温度为500℃，保温时间为6h，冷却方式为氢气和氮气的混合气体。
e.中轧：将退火处理后的合金板材进行中轧，冷轧加工率为60％。
f.高温快速固溶处理：将冷轧后的合金板材进行在线高温快速固溶处理，固溶处理温度为950℃，退火速度15m/min，冷却速度70℃/s，冷却方式为氮气和氢气的混合气体。
g.精轧：将固溶处理后的合金带材进行精轧，冷轧加工率为50％。
h.时效处理：将冷轧后板材放置钟罩式退火炉进行时效处理，时效温度为450℃，保温时间为3h，冷却方式为氢气和氮气的混合气体。
经过以上步骤处理后的合金性能见下表2，合金内部强化相尺寸见表3。如图1和图2所示，分别将得到的铜合金材料进行纵向和横向折弯90度，由图片可以明显的看出折弯90度均不出现缺陷。
实施例2
本实施例中合金采用以下原料熔炼：电解铜、电解镍、镍硅合金、铜钛中间合金、铜铬中间合金，合金成分见下表1。
a.熔炼铸造：采用非真空中频感应炉进行熔铸，所述的熔炼的温度为1240℃，所述铸造的温度控制在1130℃。在非真空感应炉中加入电解铜、电解镍、镍硅合金、铜钛中间合金、铜铬中间合金，待熔体完全熔化后，将熔体倒入保温炉中均匀搅拌，保温20min后浇铸。
b.热轧：将上述合金铸锭在步进箱式炉中进行加热，温度为950℃，保温时间为4h，然后再进行热轧，终轧温度控制在800℃，随后进行水冷。
c.初轧：将铣面后的合金板材进行初轧，冷轧加工率为70％。
d.中间退火：将冷轧后板材放置钟罩式退火炉进行中间退火处理，退火温度为520℃，保温时间为6h，冷却方式为氢气和氮气的混合气体。
e.中轧：将退火处理后的合金板材进行中轧，冷轧加工率为60％。
f.高温快速固溶处理：将冷轧后的合金板材进行在线高温快速固溶处理，固溶处理温度为930℃，退火速度15m/min，冷却速度70℃/s，冷却方式为氮气和氢气的混合气体。
g.精轧：将固溶处理后的合金带材进行精轧，冷轧加工率为50％。
h.时效处理：将冷轧后板材放置钟罩式退火炉进行时效处理，时效温度为450℃，保温时间为2h，冷却方式为氢气和氮气的混合气体。
经过以上步骤处理后的合金性能见下表2，合金内部强化相尺寸见表3。
实施例3
本实施例中合金采用以下原料熔炼：电解铜、电解镍、镍硅合金、铜钛中间合金、铜铬中间合金，合金成分见下表1。
a.熔炼铸造：采用非真空中频感应炉进行熔铸，所述的熔炼的温度为1240℃，所述铸造的温度控制在1130℃。在非真空感应炉中加入电解铜、电解镍、镍硅合金、铜钛中间合金、铜铬中间合金，待熔体完全熔化后，将熔体倒入保温炉中均匀搅拌，保温20min后浇铸。
b.热轧：将上述合金铸锭在步进箱式炉中进行加热，温度为950℃，保温时间为4h，然后再进行热轧，终轧温度控制在800℃，随后进行水冷。
c.初轧：将铣面后的合金板材进行初轧，冷轧加工率为70％。
d.中间退火：将冷轧后板材放置钟罩式退火炉进行中间退火处理，退火温度为430℃，保温时间为6h，冷却方式为氢气和氮气的混合气体。
e.中轧：将退火处理后的合金板材进行中轧，冷轧加工率为60％。
f.高温快速固溶处理：将冷轧后的合金板材进行在线高温快速固溶处理，固溶处理温度为950℃，退火速度15m/min，冷却速度70℃/s，冷却方式为氮气和氢气的混合气体。
g.精轧：将固溶处理后的合金带材进行精轧，冷轧加工率为50％。
h.时效处理：将冷轧后板材放置钟罩式退火炉进行时效处理，时效温度为52℃，保温时间为2h，冷却方式为氢气和氮气的混合气体。
经过以上步骤处理后的合金性能见下表2，合金内部强化相尺寸见表3。
实施例4
本实施例中合金采用以下原料熔炼：电解铜、电解镍、镍硅合金、铜钛中间合金、铜铬中间合金，合金成分见下表1。
a.熔炼铸造：采用非真空中频感应炉进行熔铸，所述的熔炼的温度为1240℃，所述铸造的温度控制在1130℃。在非真空感应炉中加入电解铜、电解镍、镍硅合金、铜钛中间合金、铜铬中间合金，待熔体完全熔化后，将熔体倒入保温炉中均匀搅拌，保温20min后浇铸。
b.热轧：将上述合金铸锭在步进箱式炉中进行加热，温度为950℃，保温时间为4h，然后再进行热轧，终轧温度控制在800℃，随后进行水冷。
c.初轧：将铣面后的合金板材进行初轧，冷轧加工率为70％。
d.中间退火：将冷轧后板材放置钟罩式退火炉进行中间退火处理，退火温度为560℃，保温时间为5h，冷却方式为氢气和氮气的混合气体。
e.中轧：将退火处理后的合金板材进行中轧，冷轧加工率为60％。
f.高温快速固溶处理：将冷轧后的合金板材进行在线高温快速固溶处理，固溶处理温度为960℃，退火速度15m/min，冷却速度70℃/s，冷却方式为氮气和氢气的混合气体。
g.精轧：将固溶处理后的合金带材进行精轧，冷轧加工率为50％。
h.时效处理：将冷轧后板材放置钟罩式退火炉进行时效处理，时效温度为510℃，保温时间为3h，冷却方式为氢气和氮气的混合气体。
经过以上步骤处理后的合金性能见下表2，合金内部强化相尺寸见表3。
实施例5
本实施例中合金采用以下原料熔炼：电解铜、电解镍、镍硅合金、铜钛中间合金、铜铬中间合金，合金成分见下表1。
a.熔炼铸造：采用非真空中频感应炉进行熔铸，所述的熔炼的温度为1240℃，所述铸造的温度控制在1130℃。在非真空感应炉中加入电解铜、电解镍、镍硅合金、铜钛中间合金、铜铬中间合金，待熔体完全熔化后，将熔体倒入保温炉中均匀搅拌，保温20min后浇铸。
b.热轧：将上述合金铸锭在步进箱式炉中进行加热，温度为950℃，保温时间为4h，然后再进行热轧，终轧温度控制在800℃，随后进行水冷。
c.初轧：将铣面后的合金板材进行初轧，冷轧加工率为70％。
d.中间退火：将冷轧后板材放置钟罩式退火炉进行中间退火处理，退火温度为460℃，保温时间为7h，冷却方式为氢气和氮气的混合气体。
e.中轧：将退火处理后的合金板材进行中轧，冷轧加工率为60％。
f.高温快速固溶处理：将冷轧后的合金板材进行在线高温快速固溶处理，固溶处理温度为960℃，退火速度15m/min，冷却速度60～80℃/s，冷却方式为氮气和氢气的混合气体。
g.精轧：将固溶处理后的合金带材进行精轧，冷轧加工率为50％。
h.时效处理：将冷轧后板材放置钟罩式退火炉进行时效处理，时效温度为430℃，保温时间为4h，冷却方式为氢气和氮气的混合气体。
经过以上步骤处理后的合金性能见下表2，合金内部强化相尺寸见表3。
实施例6
本实施例中合金采用以下原料熔炼：电解铜、电解镍、镍硅合金、铜钛中间合金、铜铬中间合金，合金成分见下表1。
a.熔炼铸造：采用非真空中频感应炉进行熔铸，所述的熔炼的温度为1240℃，所述铸造的温度控制在1130℃。在非真空感应炉中加入电解铜、电解镍、镍硅合金、铜钛中间合金、铜铬中间合金，待熔体完全熔化后，将熔体倒入保温炉中均匀搅拌，保温20min后浇铸。
b.热轧：将上述合金铸锭在步进箱式炉中进行加热，温度为950℃，保温时间为4h，然后再进行热轧，终轧温度控制在800℃，随后进行水冷。
c.初轧：将铣面后的合金板材进行初轧，冷轧加工率为70％。
d.中间退火：将冷轧后板材放置钟罩式退火炉进行中间退火处理，退火温度为520℃，保温时间为7h，冷却方式为氢气和氮气的混合气体。
e.中轧：将退火处理后的合金板材进行中轧，冷轧加工率为60％。
f.高温快速固溶处理：将冷轧后的合金板材进行在线高温快速固溶处理，固溶处理温度为950℃，退火速度15m/min，冷却速度70℃/s，冷却方式为氮气和氢气的混合气体。
g.精轧：将固溶处理后的合金带材进行精轧，冷轧加工率为50％。
h.时效处理：将冷轧后板材放置钟罩式退火炉进行时效处理，时效温度为420℃，保温时间为5h，冷却方式为氢气和氮气的混合气体。
经过以上步骤处理后的合金性能见下表2，合金内部强化相尺寸见表3。
实施例7
本实施例中合金采用以下原料熔炼：电解铜、电解镍、镍硅合金、铜钛中间合金、铜铬中间合金，合金成分见下表1。
a.熔炼铸造：采用非真空中频感应炉进行熔铸，所述的熔炼的温度为1240℃，所述铸造的温度控制在1130℃。在非真空感应炉中加入电解铜、电解镍、镍硅合金、铜钛中间合金、铜铬中间合金，待熔体完全熔化后，将熔体倒入保温炉中均匀搅拌，保温20min后浇铸。
b.热轧：将上述合金铸锭在步进箱式炉中进行加热，温度为950℃，保温时间为4h，然后再进行热轧，终轧温度控制在800℃，随后进行水冷。
c.初轧：将铣面后的合金板材进行初轧，冷轧加工率为70％。
d.中间退火：将冷轧后板材放置钟罩式退火炉进行中间退火处理，退火温度为470℃，保温时间为6h，冷却方式为氢气和氮气的混合气体。
e.中轧：将退火处理后的合金板材进行中轧，冷轧加工率为60％。
f.高温快速固溶处理：将冷轧后的合金板材进行在线高温快速固溶处理，固溶处理温度为950℃，退火速度15m/min，冷却速度70℃/s，冷却方式为氮气和氢气的混合气体。
g.精轧：将固溶处理后的合金带材进行精轧，冷轧加工率为50％。
h.时效处理：将冷轧后板材放置钟罩式退火炉进行时效处理，时效温度为450℃，保温时间为3h，冷却方式为氢气和氮气的混合气体。
经过以上步骤处理后的合金性能见下表2，合金内部强化相尺寸见表3。
实施例8
本实施例中合金采用以下原料熔炼：电解铜、电解镍、镍硅合金、铜钛中间合金、铜铬中间合金，合金成分见下表1。
a.熔炼铸造：采用非真空中频感应炉进行熔铸，所述的熔炼的温度为1240℃，所述铸造的温度控制在1130℃。在非真空感应炉中加入电解铜、电解镍、镍硅合金、铜钛中间合金、铜铬中间合金，待熔体完全熔化后，将熔体倒入保温炉中均匀搅拌，保温20min后浇铸。
b.热轧：将上述合金铸锭在步进箱式炉中进行加热，温度为950℃，保温时间为4h，然后再进行热轧，终轧温度控制在800℃，随后进行水冷。
c.初轧：将铣面后的合金板材进行初轧，冷轧加工率为70％。
d.中间退火：将冷轧后板材放置钟罩式退火炉进行中间退火处理，退火温度为500℃，保温时间为6h，冷却方式为氢气和氮气的混合气体。
e.中轧：将退火处理后的合金板材进行中轧，冷轧加工率为60％。
f.高温快速固溶处理：将冷轧后的合金板材进行在线高温快速固溶处理，固溶处理温度为910℃，退火速度15m/min，冷却速度70℃/s，冷却方式为氮气和氢气的混合气体。
g.精轧：将固溶处理后的合金带材进行精轧，冷轧加工率为50％。
h.时效处理：将冷轧后板材放置钟罩式退火炉进行时效处理，时效温度为450℃，保温时间为2h，冷却方式为氢气和氮气的混合气体。
经过以上步骤处理后的合金性能见下表2，合金内部强化相尺寸见表3。
实施例9
本实施例中合金采用以下原料熔炼：电解铜、电解镍、镍硅合金、铜钛中间合金、铜铬中间合金，合金成分见下表1。
a.熔炼铸造：采用非真空中频感应炉进行熔铸，所述的熔炼的温度为1235℃，所述铸造的温度控制在1140℃。在非真空感应炉中加入电解铜、电解镍、镍硅合金、铜钛中间合金、铜铬中间合金，待熔体完全熔化后，将熔体倒入保温炉中均匀搅拌，保温20min后浇铸。
b.热轧：将上述合金铸锭在步进箱式炉中进行加热，温度为950℃，保温时间为4h，然后再进行热轧，终轧温度控制在800℃，随后进行水冷。
c.初轧：将铣面后的合金板材进行初轧，冷轧加工率为70％。
d.中间退火：将冷轧后板材放置钟罩式退火炉进行中间退火处理，退火温度为450℃，保温时间为6h，冷却方式为氢气和氮气的混合气体。
e.中轧：将退火处理后的合金板材进行中轧，冷轧加工率为55％。
f.高温快速固溶处理：将冷轧后的合金板材进行在线高温快速固溶处理，固溶处理温度为960℃，退火速度18m/min，冷却速度75℃/s，冷却方式为氮气和氢气的混合气体。
g.精轧：将固溶处理后的合金带材进行精轧，冷轧加工率为55％。
h.时效处理：将冷轧后板材放置钟罩式退火炉进行时效处理，时效温度为475℃，保温时间为3h，冷却方式为氢气和氮气的混合气体。
经过以上步骤处理后的合金性能见下表2，合金内部强化相尺寸见表3。
实施例10
本实施例中合金采用以下原料熔炼：电解铜、电解镍、镍硅合金、铜钛中间合金、铜铬中间合金，合金成分见下表1。
a.熔炼铸造：采用非真空中频感应炉进行熔铸，所述的熔炼的温度为1235℃，所述铸造的温度控制在1140℃。在非真空感应炉中加入电解铜、电解镍、镍硅合金、铜钛中间合金、铜铬中间合金，待熔体完全熔化后，将熔体倒入保温炉中均匀搅拌，保温20min后浇铸。
b.热轧：将上述合金铸锭在步进箱式炉中进行加热，温度为960℃，保温时间为4h，然后再进行热轧，终轧温度控制在800℃，随后进行水冷。
c.初轧：将铣面后的合金板材进行初轧，冷轧加工率为60％。
d.中间退火：将冷轧后板材放置钟罩式退火炉进行中间退火处理，退火温度为450℃，保温时间为6h，冷却方式为氢气和氮气的混合气体。
e.中轧：将退火处理后的合金板材进行中轧，冷轧加工率为55％。
f.高温快速固溶处理：将冷轧后的合金板材进行在线高温快速固溶处理，固溶处理温度为950℃，退火速度18m/min，冷却速度75℃/s，冷却方式为氮气和氢气的混合气体。
g.精轧：将固溶处理后的合金带材进行精轧，冷轧加工率为50％。
h.时效处理：将冷轧后板材放置钟罩式退火炉进行时效处理，时效温度为500℃，保温时间为3h，冷却方式为氢气和氮气的混合气体。
经过以上步骤处理后的合金性能见下表2，合金内部强化相尺寸见表3。
实施例11
本实施例中合金采用以下原料熔炼：电解铜、电解镍、镍硅合金、铜钛中间合金、铜铬中间合金，合金成分见下表1。
本实施例中合金采用以下原料熔炼：电解铜、电解镍、镍硅合金、铜钛中间合金、铜铬中间合金，合金成分见下表1。
a.熔炼铸造：采用非真空中频感应炉进行熔铸，所述的熔炼的温度为1235℃，所述铸造的温度控制在1140℃。在非真空感应炉中加入电解铜、电解镍、镍硅合金、铜钛中间合金、铜铬中间合金，待熔体完全熔化后，将熔体倒入保温炉中均匀搅拌，保温20min后浇铸。
b.热轧：将上述合金铸锭在步进箱式炉中进行加热，温度为950℃，保温时间为4h，然后再进行热轧，终轧温度控制在810℃，随后进行水冷。
c.初轧：将铣面后的合金板材进行初轧，冷轧加工率为70％。
d.中间退火：将冷轧后板材放置钟罩式退火炉进行中间退火处理，退火温度为450℃，保温时间为6h，冷却方式为氢气和氮气的混合气体。
e.中轧：将退火处理后的合金板材进行中轧，冷轧加工率为55％。
f.高温快速固溶处理：将冷轧后的合金板材进行在线高温快速固溶处理，固溶处理温度为955℃，退火速度18m/min，冷却速度75℃/s，冷却方式为氮气和氢气的混合气体。
g.精轧：将固溶处理后的合金带材进行精轧，冷轧加工率为55％。
h.时效处理：将冷轧后板材放置钟罩式退火炉进行时效处理，时效温度为450℃，保温时间为3h，冷却方式为氢气和氮气的混合气体。
经过以上步骤处理后的合金性能见下表2，合金内部强化相尺寸见表3。
实施例12
本实施例中合金采用以下原料熔炼：电解铜、电解镍、镍硅合金、铜钛中间合金、铜铬中间合金，合金成分见下表1。
a.熔炼铸造：采用非真空中频感应炉进行熔铸，所述的熔炼的温度为1235℃，所述铸造的温度控制在1140℃。在非真空感应炉中加入电解铜、电解镍、镍硅合金、铜钛中间合金、铜铬中间合金，待熔体完全熔化后，将熔体倒入保温炉中均匀搅拌，保温20min后浇铸。
b.热轧：将上述合金铸锭在步进箱式炉中进行加热，温度为950℃，保温时间为4h，然后再进行热轧，终轧温度控制在800℃，随后进行水冷。
c.初轧：将铣面后的合金板材进行初轧，冷轧加工率为70％。
d.中间退火：将冷轧后板材放置钟罩式退火炉进行中间退火处理，退火温度为450℃，保温时间为6h，冷却方式为氢气和氮气的混合气体。
e.中轧：将退火处理后的合金板材进行中轧，冷轧加工率为55％。
f.高温快速固溶处理：将冷轧后的合金板材进行在线高温快速固溶处理，固溶处理温度为955℃，退火速度18m/min，冷却速度75℃/s，冷却方式为氮气和氢气的混合气体。
g.精轧：将固溶处理后的合金带材进行精轧，冷轧加工率为55％。
h.时效处理：将冷轧后板材放置钟罩式退火炉进行时效处理，时效温度为430℃，保温时间为4h，冷却方式为氢气和氮气的混合气体。
经过以上步骤处理后的合金性能见下表2，合金内部强化相尺寸见表3。
对比例1
本实施例中合金采用以下原料熔炼：电解铜、电解镍、镍硅合金、铜钛中间合金、铜铬中间合金，合金成分见下表1。
a.熔炼铸造：采用非真空中频感应炉进行熔铸，所述的熔炼的温度为1235℃，所述铸造的温度控制在1140℃。在非真空感应炉中加入电解铜、电解镍、镍硅合金、铜钛中间合金、铜铬中间合金，待熔体完全熔化后，将熔体倒入保温炉中均匀搅拌，保温20min后浇铸。
b.热轧：将上述合金铸锭在步进箱式炉中进行加热，温度为950℃，保温时间为4h，然后再进行热轧，终轧温度控制在800℃，随后进行水冷。
c.初轧：将铣面后的合金板材进行初轧，冷轧加工率为70％。
d.中间退火：将冷轧后板材放置钟罩式退火炉进行中间退火处理，退火温度为450℃，保温时间为6h，冷却方式为氢气和氮气的混合气体。
e.中轧：将退火处理后的合金板材进行中轧，冷轧加工率为55％。
f.高温快速固溶处理：将冷轧后的合金板材进行在线高温快速固溶处理，固溶处理温度为965℃，退火速度18m/min，冷却速度75℃/s，冷却方式为氮气和氢气的混合气体。
g.精轧：将固溶处理后的合金带材进行精轧，冷轧加工率为55％。
h.时效处理：将冷轧后板材放置钟罩式退火炉进行时效处理，时效温度为450℃，保温时间为3h，冷却方式为氢气和氮气的混合气体。
经过以上步骤处理后的合金性能见下表2，合金内部强化相尺寸见表3。
对比例2
本实施例中合金采用以下原料熔炼：电解铜、电解镍、镍硅合金、铜钛中间合金、铜铬中间合金，合金成分见下表1。
a.熔炼铸造：采用非真空中频感应炉进行熔铸，所述的熔炼的温度为1235℃，所述铸造的温度控制在1140℃。在非真空感应炉中加入电解铜、电解镍、镍硅合金、铜钛中间合金、铜铬中间合金，待熔体完全熔化后，将熔体倒入保温炉中均匀搅拌，保温20min后浇铸。
b.热轧：将上述合金铸锭在步进箱式炉中进行加热，温度为950℃，保温时间为4h，然后再进行热轧，终轧温度控制在800℃，随后进行水冷。
c.初轧：将铣面后的合金板材进行初轧，冷轧加工率为70％。
d.中间退火：将冷轧后板材放置钟罩式退火炉进行中间退火处理，退火温度为450℃，保温时间为6h，冷却方式为氢气和氮气的混合气体。
e.中轧：将退火处理后的合金板材进行中轧，冷轧加工率为55％。
f.高温快速固溶处理：将冷轧后的合金板材进行在线高温快速固溶处理，固溶处理温度为965℃，退火速度18m/min，冷却速度75℃/s，冷却方式为氮气和氢气的混合气体。
g.精轧：将固溶处理后的合金带材进行精轧，冷轧加工率为70％。
h.时效处理：将冷轧后板材放置钟罩式退火炉进行时效处理，时效温度为400℃，保温时间为3h，冷却方式为氢气和氮气的混合气体。
经过以上步骤处理后的合金性能见下表2，合金内部强化相尺寸见表3。
工业实用性
本发明的制备方法及铜合金材料，通过成分设计，采用多相强化方式，大幅度提高合金的强度，并保证一定的电导率，通过一系列的制备加工工艺进行组织调控，获得的合金板带综合性能优异，能够很好的替代现有通信设备中使用的铍铜。能满足6G通信用连接器对合金高强度、良好导电性和优异折弯成型性能的要求，具有良好的工业实用性。
表1实施例和对比例的合金成分(wt.％)
Figure BDA0002735603780000131
Figure BDA0002735603780000141
表2实施例和对比例的合金主要性能表
Figure BDA0002735603780000142
表3实施例和对比例的合金强化相尺寸
Figure BDA0002735603780000143
Figure BDA0002735603780000151

Claims (10)

1.一种用于6G通信连接器的铜合金材料，其特征在于：所述铜合金材料的组成为：Ni：3.4～5.5wt.％，Si：0.6～1.5wt.％，Ti：0.6～1.2wt.％，Cr：0.1～0.3wt.％，其他元素：0.01～1.0wt.％，余量为Cu。
2.根据权利要求1所述的用于6G通信连接器的铜合金材料，其特征在于：所述其他元素为Mg、Fe、Sn、Ag、Zr、Zn、单一稀土和混合稀土中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的用于6G通信连接器的铜合金材料，其特征在于：所述铜合金材料中元素的质量比关系为3.2≤(Ni+Cr)/Si≤6.0。
4.根据权利要求1所述的用于6G通信连接器的铜合金材料，其特征在于：所述铜合金材料抗拉强度为950～1100MPa，伸长率为5～15％，导电率为18～35％IACS，150℃×1000h的应力松弛率为10～20％，横向纵向在R/T＝3时，折弯90度不出现缺陷。
5.根据权利要求1所述的用于6G通信连接器的铜合金材料，其特征在于：所述铜合金材料的纵向和横向截面上有平均粒径为5nm～60nm的棒状和圆盘状Ni2Si相、平均粒径为10～40nm的球状Cr3Si相、平均粒径为1～5nm的豆瓣状Cr相、平均粒径为50nm～200nm的针状Cu4Ti相。
6.一种权利要求1-5任一项所述铜合金材料用于6G通信连接器的应用。
7.一种权利要求1-5任一项所述用于6G通信连接器的铜合金材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤，
a.熔炼铸造：将铜合金材料的原料合金按权利要求1配比进行熔炼，待完全熔化后，将熔体倒入保温炉中均匀搅拌、保温并浇铸，得到合金铸锭；
b.热轧：将合金铸锭加热后热轧，热轧完成进行水冷，经铣面得到合金板材；
c.初轧：将合金板材进行冷轧，得到冷轧合金板材；
d.中间退火：将冷轧合金板材于退火炉中进行中间退火处理，采用气体冷却；
e.中轧：将退火处理后的合金板材进行中轧；
f.高温在线固溶：将中轧后的合金板材进行高温在线快速固溶处理，经冷却得到合金板材；
g.精轧：将固溶处理后的合金带板进行精轧；
h.时效退火处理；将精轧后合金板材于退火炉中进行时效处理。
8.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于：步骤1)中，采用非真空中频感应炉进行熔炼，熔炼温度为1230～1250℃，浇铸温度为1120～1150℃，保温时间为20min。
步骤2)中，合金铸锭步进箱式炉中进行加热，加热温度为920～960℃，加热保温时间为2～6h；热轧的终轧温度为760～820℃；
步骤3)中，冷轧加工率为60～80％。
步骤4)中，退火炉为钟罩式退火炉，退火温度为400～600℃，退火保温时间为5～8h，冷却气体为氢气和氮气的混合气体；
步骤5)中，中轧采用冷轧，冷轧加工率为50～70％；
步骤6)中，固溶处理温度为900℃～980℃，退火速度10～20m/min，冷却速度60～80℃/s，冷却气体为氮气和氢气的混合气体；
步骤7)中，精轧过程采用冷轧，冷轧加工率为30～60％；
步骤8)中，退火炉为钟罩式退火炉，时效处理温度为400～550℃，时效处理保温时间为1～6h，时效处理的冷却其他为氢气和氮气的混合气体。
9.一种用于6G通信连接器的铜合金材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤，
a.熔炼铸造：将原料成分按下列配比：Ni：3.97wt％、Si：0.73wt％、Cr：0.15wt％、Ti：0.85％、Mg：0.02wt％、Cu余量；采用非真空中频感应炉将上述原料进行熔铸，所述的熔炼的温度为1240℃，所述铸造的温度控制在1130℃。在非真空感应炉中加入电解铜、电解镍、镍硅合金、铜钛中间合金、铜铬中间合金，待熔体完全熔化后，将熔体倒入保温炉中均匀搅拌，保温20min后浇铸；
b.热轧：将上述合金铸锭在步进箱式炉中进行加热，温度为950℃，保温时间为4h，然后再进行热轧，终轧温度控制在800℃，随后进行水冷；
c.初轧：将铣面后的合金板材进行初轧，冷轧加工率为70％；
d.中间退火：将冷轧后板材放置钟罩式退火炉进行中间退火处理，退火温度为500℃，保温时间为6h，冷却方式为氢气和氮气的混合气体；
e.中轧：将退火处理后的合金板材进行中轧，冷轧加工率为60％；
f.高温快速固溶处理：将冷轧后的合金板材进行在线高温快速固溶处理，固溶处理温度为950℃，退火速度15m/min，冷却速度70℃/s，冷却方式为氮气和氢气的混合气体；
g.精轧：将固溶处理后的合金带材进行精轧，冷轧加工率为50％；
h.时效处理：将冷轧后板材放置钟罩式退火炉进行时效处理，得到所述铜合金材料；时效温度为450℃，保温时间为3h，冷却方式为氢气和氮气的混合气体；
所述铜合金材料抗拉强度为969MPa，伸长率为13.5％，导电率为29％IACS，150℃×1000h的应力松弛率为13％，横向纵向在R/T＝3.0时，折弯90度不出现缺陷。
10.一种用于6G通信连接器的铜合金材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤，
a.熔炼铸造：将原料成分按下列配比：Ni：5.29wt％、Si：1.26wt％、Cr：0.23wt％、Ti：0.62％、Mg：0.03wt％、Cu余量；采用非真空中频感应炉将上述原料进行熔铸，所述的熔炼的温度为1235℃，所述铸造的温度控制在1140℃。在非真空感应炉中加入电解铜、电解镍、镍硅合金、铜钛中间合金、铜铬中间合金，待熔体完全熔化后，将熔体倒入保温炉中均匀搅拌，保温20min后浇铸；
b.热轧：将上述合金铸锭在步进箱式炉中进行加热，温度为960℃，保温时间为4h，然后再进行热轧，终轧温度控制在800℃，随后进行水冷；
c.初轧：将铣面后的合金板材进行初轧，冷轧加工率为60％；
d.中间退火：将冷轧后板材放置钟罩式退火炉进行中间退火处理，退火温度为450℃，保温时间为6h，冷却方式为氢气和氮气的混合气体；
e.中轧：将退火处理后的合金板材进行中轧，冷轧加工率为55％；
f.高温快速固溶处理：将冷轧后的合金板材进行在线高温快速固溶处理，固溶处理温度为950℃，退火速度18m/min，冷却速度75℃/s，冷却方式为氮气和氢气的混合气体；
g.精轧：将固溶处理后的合金带材进行精轧，冷轧加工率为50％；
h.时效处理：将冷轧后板材放置钟罩式退火炉进行时效处理，得到所述铜合金材料；时效温度为500℃，保温时间为3h，冷却方式为氢气和氮气的混合气体；
所述铜合金材料抗拉强度为1077MPa，伸长率为13.59％，导电率为19％IACS，150℃×1000h的应力松弛率为12％，横向纵向在R/T＝3.0时，折弯90度不出现缺陷。
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