CN113981264A - 一种铜合金材料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种铜合金材料及其制备方法和应用，涉及合金材料技术领域。本发明提供的铜合金材料，以质量百分比计，化学成分包括：Ni+Co 0.8~3.0%，Sn 0.7~3.2%，Si 0.05~0.3%，P 0.03~0.15%，Ti 0.01~1.0%，余量为Cu。本发明通过各元素的协同作用，严格控制元素含量，得到了综合性能优异的铜合金材料。实施例结果表明，本发明提供的铜合金材料的抗拉强度σb≥550MPa，塑性延伸率δ≥5%，导电率≥40%IACS，90°带材纵方向R/t值≤1.5时，带材表面不开裂，由此说明本发明提供的铜合金材料具有较高的强度、导电率和折弯性能。

Description

一种铜合金材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及合金材料技术领域，具体涉及一种铜合金材料及其制备方法和应用。
背景技术
随着国民经济建设的快速发展，我国电子新产品已进入20~30年使用周期的更新阶段，很多的产品及零部件均面临着资源再生利用的问题，如黄铜产品加工零部件后的镀锡镀镍可以用于锡黄铜及复杂黄铜，磷青铜中镀镍镀锡产品可以用于磷青铜和Cu-Sn-Ni-P合金等，紫铜镀锡镀锡均可以用于磷青铜和白铜产品，而对于高性能的Cu-Ni-Si合金镀镍及镀锡后的使用，暂无市场工业化的生产，面临着市场化的挑战。与此同时，我国引入了三条热浸镀锡生产线，目前均在工业化生产推广高性能Cu-Ni-Si合金的热浸镀产品，此类产品的边角料如何消化吸收，由杂质元素变废为宝，是迫切需要解决的现实问题。
铜镍硅合金具有中等强度、中等导电率及良好导电性，一直以来都是引线框架、连接器、端子及开关的理想原材料。随着智能制造及轻薄化的发展方向，产品部件向着小型化、轻量化及高集成化发展，对原材料的综合性能提出了更高的要求。
由于连接器微型化、薄型化后，连接器产品的结构及功能特性均要满足，此时合金需要一定的结构强度以及导电特性，且连接器的截面积减少，结构件的弯曲加工曲率半径逐步减小，对材料的折弯性能提出更高的要求，尤其是BW（沿着轧制方向的折弯）方向的折弯性能。而在铜合金加工领域，普遍存在导电性能、弯曲加工性能与强度之间的矛盾关系，对材料综合性能的改善具有很大难度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铜合金材料及其制备方法和应用，本发明提供的铜合金材料具有较高的强度、导电率和折弯性能。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种铜合金材料，以质量百分比计，化学成分包括：Ni+Co 0.8~3.0%，Sn 0.7~3.2%，Si 0.05~0.3%，P 0.03~0.15%，Ti 0.01~1.0%，余量为Cu；
所述Ni+Co与Sn的质量比为0.5~1.5：1；Ni+Co与Si的质量比为4.4~18：1；Ni+Co与P+Si的质量比为2.5~12：1。
优选地，所述Ni+Co与Sn的质量比为0.5~1.5：1；Ni+Co与Si的质量比为4.4~18：1；Ni+Co与P+Si的质量比为2.5~12：1。
优选地，所述铜合金材料的横向截面和纵向截面上包括多元复合析出相；所述多元复合析出相包括（Ni/Co）xSiy相、CuxTiy相、Ni2Si相和NixPy相；所述多元复合析出相为短棒状或球状；所述（Ni/Co）xSiy相和CuxTiy相的粒径独立为2~20nm；所述Ni2Si相和NixPy相的粒径独立为5~40nm。
优选地，所述多元复合析出相的析出密度为2×109~3×1011个/m3。
优选地，所述铜合金材料中(001)[100]织构的体积含量为5~20%，(112)[11-1]织构的体积含量为10~20%，(110)[001]织构的体积含量为5~25%，(011)[2-11]织构的体积含量为5~35%，(123)[63-4]织构的体积含量为5~25%，(012)[100]织构的体积含量为5~20%，(124)[21-1]织构的体积含量为5~20%，(113)[12-1]织构的体积含量为5~20%。
优选地，所述铜合金材料还包括Mn、La和Mg中的至少一种。
优选地，以所述铜合金材料的质量为100%计，所述Mn的质量含量为0.005~0.01%；所述Mg的质量含量为0.01~0.15%；所述La的质量含量为0.005~0.01%。
本发明提供了上述技术方案所述铜合金材料的制备方法，包括以下步骤：
按照上述技术方案所述铜合金材料的化学成分进行配料，得到合金原料；
将所述合金原料依次进行熔炼和铸造，得到合金铸坯；
将所述合金铸坯依次进行热轧、一次冷轧、固溶处理、二次冷轧、一次时效处理、三次冷轧和二次时效处理，得到铜合金材料。
优选地，所述热轧的温度为850~950℃，保温时间为4~6h；所述热轧的总加工率为85~95%；终轧温度为550~720℃。
优选地，所述一次时效处理的温度为400~500℃，保温时间为4~12h；所述二次时效处理的温度为300~450℃，保温时间为4~12h。
本发明提供了上述技术方案所述铜合金材料或上述技术方案所述制备方法制备得到的铜合金材料在集成电路用引线框架、连接器及接插件中的应用。
本发明提供了一种铜合金材料，以质量百分比计，化学成分包括：Ni+Co 0.8~3.0%，Sn 0.7~3.2%，Si 0.05~0.3%，P 0.03~0.15%，Ti 0.01~1.0%，余量为Cu。本发明通过各元素的协同作用，严格控制元素含量，得到了综合性能优异的铜合金材料。实施例结果表明，本发明提供的铜合金材料的抗拉强度σb≥550MPa，塑性延伸率δ≥5%，导电率≥40%IACS，90°带材纵方向R/t值≤1.5时，带材表面不开裂，由此说明本发明提供的铜合金材料具有较高的强度、导电率和折弯性能。
具体实施方式
本发明提供了一种铜合金材料，以质量百分比计，化学成分包括：Ni+Co：0.8~3.0%，Sn：0.7~3.2%，Si：0.05~0.3%，P：0.03~0.15%，Ti：0.01~1.0%，余量为Cu；
所述Ni+Co与Sn的质量比为0.5~1.5：1；Ni+Co与Si的质量比为4.4~18：1；Ni+Co与P+Si的质量比为2.5~12：1。
在本发明中，以质量百分比计，所述铜合金材料包括Ni+Co：0.8~3.0%，优选为1.0~2.5%，更优选为1.5~2.0%。在本发明中，所述Ni+Co指的是Ni元素和Co元素的总含量。在本发明中，所述Ni元素和Co元素作为固溶体元素，固溶在基体中，与Si元素析出过饱和固溶体，为强化相，提高合金的强度。
在本发明中，以质量百分比计，所述铜合金材料包括Sn 0.7~3.2%，优选为0.8~2.7%，更优选为1.5~2.2%。在本发明中，锡原子与铜原子半径相差较大，在铜合金中添加少量锡元素，能引起较大的晶格畸变，有效的阻碍位错的运动，显著提高合金的力学性能。
在本发明中，以质量百分比计，所述铜合金材料包括Si 0.05~0.3%，优选为0.1~0.26%，更优选为0.12~0.22%。在本发明中，硅与镍、钴元素相结合，形成（Ni/Co）xSiy相化合物，能有效阻碍位错的运动，提高合金的力学性能和折弯性能。
在本发明中，以质量百分比计，所述铜合金材料包括P 0.03~0.15%，优选为0.05~0.14%，更优选为0.10~0.12%。在本发明中，磷与镍元素相结合，形成镍磷化合物，析出强化相主要为Ni3P、Ni2P等，能有效阻碍位错的运动，提高合金的导电率及折弯性能。
在本发明中，以质量百分比计，所述铜合金材料包括Ti 0.01~1.0%，优选为0.02~0.5%，更优选为0.05~0.15%。在本发明中，钛与铜元素相结合，形成铜钛化合物，析出强化相主要为CuxTiy相等，能有效阻碍位错的运动，提高合金的强度、折弯及导电率。
在本发明中，以质量百分比计，所述铜合金材料优选还包括Mn、La和Mg中的至少一种。在本发明中，以所述铜合金材料的质量为100%计，所述Mn的质量含量优选为0.005~0.01%；所述Mg的质量含量优选为0.01~0.15%，更优选为0.05~0.10%；所述La的质量含量优选为0.005~0.01%。在本发明中，所述Mn、La和Mg的总质量含量优选为0.01~0.105%。在本发明中，所述Mn、La和Mg作为稀土细化剂，一方面细化熔体，改善熔体质量，另一方面显著细化析出相粒子的尺寸，提升析出相的密度，大幅度提升材料的综合性能。
本发明提供的铜合金材料还包括余量的Cu。
在本发明中，所述Ni+Co与Sn的质量比为0.5~1.5：1，优选为0.7~1.3：1；所述Ni+Co与Si的质量比为4.4~18：1，优选为5.3~16.7：1；所述Ni+Co与P+Si的质量比为2.5~12：1，优选为3.7~11.3：1。
在本发明中，所述铜合金材料的横向截面和纵向截面上优选包括多元复合析出相。在本发明中，所述多元复合析出相优选包括（Ni/Co）xSiy相、CuxTiy相、Ni2Si相和NixPy相。在本发明中，所述多元复合析出相优选为短棒状或球状，即所述（Ni/Co）xSiy相、CuxTiy相、Ni2Si相和NixPy相为短棒状或球状。在本发明中，所述多元复合析出相的析出密度优选为2×109~3×1011个/m3，更优选为3×109~2×1011个/m3。
在本发明中，所述（Ni/Co）xSiy相和CuxTiy相的粒径独立优选为2~20nm；所述Ni2Si相和NixPy相的粒径独立优选为5~40nm。
在本发明中，所述铜合金材料中(001)[100]织构的体积含量优选为5~20%，更优选为10~15%；(112)[11-1]织构的体积含量为10~20%，更优选为10~15%；(110)[001]织构的体积含量为5~25%，更优选为10~20%；(011)[2-11]织构的体积含量为5~35%，更优选为10~30%；(123)[63-4]织构的体积含量为5~25%，更优选为10~20%；(012)[100]织构的体积含量为5~20%，更优选为10~15%；(124)[21-1]织构的体积含量为5~20%，更优选为10~15%；(113)[12-1]织构的体积含量为5~20%，更优选为10~15%。
本发明提供的铜合金材料的抗拉强度σb优选≥550MPa，更优选为610~705MPa；塑性延伸率δ优选≥5%，更优选为11.5~15%；导电率优选≥40%IACS，更优选为40~45%IACS；90°带材纵方向R/t值≤1.5时，带材表面不开裂。
本发明还提供了上述技术方案所述铜合金材料的制备方法，包括以下步骤：
按照上述技术方案所述铜合金材料的化学成分进行配料，得到合金原料；
将所述合金原料依次进行熔炼和铸造，得到合金铸坯；
将所述合金铸坯依次进行热轧、一次冷轧、固溶处理、二次冷轧、一次时效处理、三次冷轧和二次时效处理，得到铜合金材料。
本发明按照上述技术方案所述铜合金材料的化学成分进行配料，得到合金原料。在本发明中，所述合金原料优选包括电解铜、铜铬中间合金、纯锡、纯锌、铜钛中间合金和铜硅中间合金，优选还包括铜锰合金、铜镧合金和铜镁合金中的至少一种。本发明能够消化Cu-Ni-Si合金热浸镀产品的边角料，是一种环保资源再生利用型合金，有利于资源的循环利用。
得到合金原料后，本发明将所述合金原料依次进行熔炼和铸造，得到合金铸坯。在本发明中，所述熔炼和铸造优选采用中频感应炉进行大气熔铸。在本发明中，所述熔炼的温度优选为1250~1300℃，更优选为1270~1280℃；所述铸造的温度优选为1180~1230℃，更优选为1200~1210℃。在本发明中，所述铸造优选为半连续铸造；所述铸造的速度优选为70~140mm/min，更优选为100~130mm/min；冷却强度优选为70~130m3/h，更优选为100~120m3/h。
在本发明的具体实施例中，所述熔炼和铸造的过程为：熔炼前，在中频感应炉中加入电解铜，熔化后，再添加铜铬中间合金、纯锡、纯锌、铜钛中间合金和铜硅中间合金，待以上材料熔化后，继续添加铜锰、铜镧和铜镁三种合金中的至少一种；采用复合覆盖剂后再添加灼烧的木炭，将温度升至1250~1300℃，待熔体完全熔化后，通入氩气，再均匀搅拌，铸造温度控制在1180~1230℃，保温20min后进行半连续铸造成铸坯。在本发明中，所述灼烧的木炭的温度优选为150~300℃。本发明采用木炭的作用是保护熔体，隔绝空气，防止熔炉的时候吸气现象。
在本发明中，所述铸坯的尺寸优选为190mm×620mm×长度L。
得到合金铸坯后，本发明将所述合金铸坯依次进行热轧、一次冷轧、固溶处理、二次冷轧、一次时效处理、三次冷轧和二次时效处理，得到铜合金材料。在本发明中，所述热轧的温度优选为850~950℃，更优选为900~930℃；保温时间优选为4~6h，更优选为5h；所述热轧的总加工率优选为85~95%，更优选为90%；终轧温度优选为550~720℃，更优选为600~700℃。
本发明优选将所述热轧后得到的热轧坯进行铣面，再进行一次冷轧。在本发明中，所述一次冷轧的轧制总加工率优选为85~95%，更优选为90%。
在本发明中，所述固溶处理优选为在线高温固溶处理；所述固溶处理的温度优选为800~950℃，更优选为850~920℃；退火速度优选为15~40m/min，更优选为25~30m/min。
在本发明中，所述二次冷轧的轧制总加工率优选为10~35%，更优选为20~30%。
在本发明中，所述一次时效处理的温度优选为400~500℃，更优选为430~470℃；保温时间优选为4~12h，更优选为7~10h。
在本发明中，所述三次冷轧的轧制总加工率优选为10~20%，更优选为15~18%。
在本发明中，所述一次冷轧、二次冷轧和三次冷轧在常温状态下进行。
在本发明中，所述二次时效处理优选为在线时效处理；所述二次时效处理的温度优选为300~450℃，更优选为350~420℃；保温时间优选为4~12h，更优选为6~10h，进一步优选为7~8h。
本发明优选将所述二次时效处理后的带材进行拉弯矫。在本发明中，所述拉弯矫的张力优选为30~100N/m2，更优选为50~90N/m2，进一步优选为60~70N/m2。
本发明优选在所述拉弯矫后进行分剪，得到铜合金材料。
本发明还提供了上述技术方案所述铜合金材料或上述技术方案所述制备方法制备得到的铜合金材料在集成电路用引线框架、连接器及接插件中的应用。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例提供的铜合金材料采用以下原料熔炼：电解铜、铜铬中间合金、纯锡、纯锌、铜钛中间合金、铜硅中间合金、铜锰中间合金和铜镧中间合金，铜合金材料的化学成分见表1。
（1）熔炼和铸造：在熔炼前，在中频感应炉中加入电解铜，待熔化后，再添加铜铬中间合金、纯锡、纯锌和铜硅中间合金，待以上材料熔化后，继续添加铜锰、铜镧和铜钛三种中间合金，采用复合覆盖剂后再添加灼烧的木炭，将温度升至1250℃，待熔体完全熔化后，通入氩气，再均匀搅拌，铸造温度控制在1180℃，保温20min后进行半连续铸造成190mm×620mm×铸坯长度，其中铸造速度为70mm/min，冷却强度为70m3/h。
（2）热轧：将上述合金铸坯放置步进炉中加热至950℃，保温4h，热轧总加工率95%，终轧温度700℃。
（3）一次冷轧：将上述热轧坯进行铣面，随后进行一次冷轧，轧制总加工率85%。
（4）在线高温固溶处理：将上述一次冷轧后的带坯进行在线高温固溶处理，固溶温度950℃，退火速度15m/min。
（5）二次冷轧：将上述固溶处理后的带材进行二次冷轧，轧制总加工率35%。
（6）一次时效处理：将上述二次冷轧后的带材进行一次时效处理，时效温度400℃，保温时间12h。
（7）三次冷轧：将上述时效处理后的带材进行三次冷轧，轧制总加工率20%。
（8）在线时效处理：将上述三次冷轧后的带材进行时效处理，时效温度450℃，保温时间6h。
（9）拉弯矫：将上述时效处理后的带材进行拉弯矫，张力100N/m2，得到铜合金材料。
实施例2
本实施例提供的铜合金材料采用以下原料熔炼：电解铜、铜铬中间合金、纯锡、纯锌、铜硅中间合金、铜锰中间合金和铜镧中间合金，铜合金材料的化学成分见表1。
（1）熔炼和铸造：在熔炼前，在中频感应炉中加入电解铜，待熔化后，再添加铜铬中间合金、纯锡、纯锌和铜硅中间合金，待以上材料熔化后，继续添加铜锰和铜镧两种中间合金，采用复合覆盖剂后再添加灼烧的木炭，将温度升至1300℃，待熔体完全熔化后，通入氩气，再均匀搅拌，铸造温度控制在1230℃，保温20min后进行半连续铸造成190mm×620mm×铸坯长度，其中铸造速度为140mm/min，冷却强度为100m3/h。
（2）热轧：将上述合金铸坯放置步进炉中加热至900℃，保温6h，热轧总加工率85%，终轧温度650℃。
（3）一次冷轧：将上述热轧坯进行铣面，随后进行一次冷轧，轧制总加工率95%。
（4）在线高温固溶处理：将上述一次冷轧后的带坯进行在线高温固溶处理，固溶温度900℃，退火速度40m/min。
（5）二次冷轧：将上述固溶处理后的带材进行二次冷轧，轧制总加工率30%。
（6）一次时效处理：将上述二次冷轧后的带材进行一次时效处理，时效温度500℃，保温时间4h。
（7）三次冷轧：将上述时效处理后的带材进行三次冷轧，轧制总加工率20%。
（8）在线时效处理：将上述三次冷轧后的带材进行时效处理，时效温度350℃，保温时间6h。
（9）拉弯矫：将上述时效处理后的带材进行拉弯矫，张力30N/m2，得到铜合金材料。
实施例3
本实施例提供的铜合金材料采用以下原料熔炼：电解铜、铜铬中间合金、纯锡、纯锌、铜钛中间合金、铜硅中间合金、铜锰中间合金和铜镧中间合金，铜合金材料的化学成分见表1。
（1）熔炼和铸造：在熔炼前，在中频感应炉中加入电解铜，待熔化后，再添加铜铬中间合金、纯锡、纯锌和铜硅中间合金，待以上材料熔化后，继续添加铜锰、铜镧和铜钛三种中间合金，采用复合覆盖剂后再添加灼烧的木炭，将温度升至1300℃，待熔体完全熔化后，通入氩气，再均匀搅拌，铸造温度控制在1200℃，保温20min后进行半连续铸造成190mm×620mm×铸坯长度，其中铸造速度为100mm/min，冷却强度为120m3/h。
（2）热轧：将上述合金铸坯放置步进炉中加热至930℃，保温5h，热轧总加工率90%，终轧温度680℃。
（3）一次冷轧：将上述热轧坯进行铣面，随后进行一次冷轧，轧制总加工率90%。
（4）在线高温固溶处理：将上述一次冷轧后的带坯进行在线高温固溶处理，固溶温度920℃，退火速度25m/min。
（5）二次冷轧：将上述固溶处理后的带材进行二次冷轧，轧制总加工率25%。
（6）一次时效处理：将上述二次冷轧后的带材进行一次时效处理，时效温度450℃，保温时间8h。
（7）三次冷轧：将上述时效处理后的带材进行三次冷轧，轧制总加工率18%。
（8）在线时效处理：将上述三次冷轧后的带材进行时效处理，时效温度400℃，保温时间8h。
（9）拉弯矫：将上述时效处理后的带材进行拉弯矫，张力50N/m2，得到铜合金材料。
实施例4
本实施例提供的铜合金材料采用以下原料熔炼：电解铜、铜铬中间合金、纯锡、纯锌、铜钛中间合金、铜硅中间合金、铜锰中间合金和铜镧中间合金，铜合金材料的化学成分见表1。
（1）熔炼和铸造：在熔炼前，在中频感应炉中加入电解铜，待熔化后，再添加铜铬中间合金、纯锡、纯锌和铜硅中间合金，待以上材料熔化后，继续添加铜锰、铜镧和铜钛三种中间合金，采用复合覆盖剂后再添加灼烧的木炭，将温度升至1270℃，待熔体完全熔化后，通入氩气，再均匀搅拌，铸造温度控制在1200℃，保温20min后进行半连续铸造成190mm×620mm×铸坯长度，其中铸造速度为130mm/min，冷却强度为110m3/h。
（2）热轧：将上述合金铸坯放置步进炉中加热至920℃，保温5h，热轧总加工率90%，终轧温度720℃。
（3）一次冷轧：将上述热轧坯进行铣面，随后进行一次冷轧，轧制总加工率90%。
（4）在线高温固溶处理：将上述一次冷轧后的带坯进行在线高温固溶处理，固溶温度910℃，退火速度30m/min。
（5）二次冷轧：将上述固溶处理后的带材进行二次冷轧，轧制总加工率20%。
（6）一次时效处理：将上述二次冷轧后的带材进行一次时效处理，时效温度430℃，保温时间10h。
（7）三次冷轧：将上述时效处理后的带材进行三次冷轧，轧制总加工率15%。
（8）在线时效处理：将上述三次冷轧后的带材进行时效处理，时效温度420℃，保温时间10h。
（9）拉弯矫：将上述时效处理后的带材进行拉弯矫，张力70N/m2，得到铜合金材料。
实施例5
本实施例提供的铜合金材料采用以下原料熔炼：电解铜、铜铬中间合金、纯锡、纯锌、铜钛中间合金、铜硅中间合金和铜镧中间合金，铜合金材料的化学成分见表1。
（1）熔炼和铸造：在熔炼前，在中频感应炉中加入电解铜，待熔化后，再添加铜铬中间合金、纯锡、纯锌和铜硅中间合金，待以上材料熔化后，继续添加铜镧和铜钛两种中间合金，采用复合覆盖剂后再添加灼烧的木炭，将温度升至1270℃，待熔体完全熔化后，通入氩气，再均匀搅拌，铸造温度控制在1230℃，保温20min后进行半连续铸造成190mm×620mm×铸坯长度，其中铸造速度为120mm/min，冷却强度为110m3/h。
（2）热轧：将上述合金铸坯放置步进炉中加热至950℃，保温5h，热轧总加工率85%，终轧温度600℃。
（3）一次冷轧：将上述热轧坯进行铣面，随后进行一次冷轧，轧制总加工率95%。
（4）在线高温固溶处理：将上述一次冷轧后的带坯进行在线高温固溶处理，固溶温度900℃，退火速度40m/min。
（5）二次冷轧：将上述固溶处理后的带材进行二次冷轧，轧制总加工率25%。
（6）一次时效处理：将上述二次冷轧后的带材进行一次时效处理，时效温度470℃，保温时间7h。
（7）三次冷轧：将上述时效处理后的带材进行三次冷轧，轧制总加工率14%。
（8）在线时效处理：将上述三次冷轧后的带材进行时效处理，时效温度450℃，保温时间7h。
（9）拉弯矫：将上述时效处理后的带材进行拉弯矫，张力90N/m2，得到铜合金材料。
实施例6
本实施例提供的铜合金材料采用以下原料熔炼：电解铜、铜铬中间合金、纯锡、纯锌、铜钛中间合金、铜硅中间合金和铜锰中间合金，铜合金材料的化学成分见表1。
（1）熔炼和铸造：在熔炼前，在中频感应炉中加入电解铜，待熔化后，再添加铜铬中间合金、纯锡、纯锌和铜硅中间合金，待以上材料熔化后，继续添加铜锰和铜钛两种中间合金，采用复合覆盖剂后再添加灼烧的木炭，将温度升至1280℃，待熔体完全熔化后，通入氩气，再均匀搅拌，铸造温度控制在1200℃，保温20min后进行半连续铸造成190mm×620mm×铸坯长度，其中铸造速度为100mm/min，冷却强度为80m3/h。
（2）热轧：将上述合金铸坯放置步进炉中加热至950℃，保温5h，热轧总加工率85%，终轧温度700℃。
（3）一次冷轧：将上述热轧坯进行铣面，随后进行一次冷轧，轧制总加工率90%。
（4）在线高温固溶处理：将上述一次冷轧后的带坯进行在线高温固溶处理，固溶温度920℃，退火速度30m/min。
（5）二次冷轧：将上述固溶处理后的带材进行二次冷轧，轧制总加工率15%。
（6）一次时效处理：将上述二次冷轧后的带材进行一次时效处理，时效温度470℃，保温时间7h。
（7）三次冷轧：将上述时效处理后的带材进行三次冷轧，轧制总加工率20%。
（8）在线时效处理：将上述三次冷轧后的带材进行时效处理，时效温度400℃，保温时间5h。
（9）拉弯矫：将上述时效处理后的带材进行拉弯矫，张力70N/m2，得到铜合金材料。
实施例7
本实施例提供的铜合金材料采用以下原料熔炼：电解铜、铜铬中间合金、纯锡、纯锌、铜钛中间合金、铜硅中间合金、铜锰中间合金和铜镧中间合金，铜合金材料的化学成分见表1。
（1）熔炼和铸造：在熔炼前，在中频感应炉中加入电解铜，待熔化后，再添加铜铬中间合金、纯锡、纯锌和铜硅中间合金，待以上材料熔化后，继续添加铜锰、铜钛和铜镧三种中间合金，采用复合覆盖剂后再添加灼烧的木炭，将温度升至1280℃，待熔体完全熔化后，通入氩气，再均匀搅拌，铸造温度控制在1210℃，保温20min后进行半连续铸造成190mm×620mm×铸坯长度，其中铸造速度为80mm/min，冷却强度为90m3/h。
（2）热轧：将上述合金铸坯放置步进炉中加热至950℃，保温4h，热轧总加工率90%，终轧温度680℃。
（3）一次冷轧：将上述热轧坯进行铣面，随后进行一次冷轧，轧制总加工率90%。
（4）在线高温固溶处理：将上述一次冷轧后的带坯进行在线高温固溶处理，固溶温度950℃，退火速度30m/min。
（5）二次冷轧：将上述固溶处理后的带材进行二次冷轧，轧制总加工率25%。
（6）一次时效处理：将上述二次冷轧后的带材进行一次时效处理，时效温度450℃，保温时间7h。
（7）三次冷轧：将上述时效处理后的带材进行三次冷轧，轧制总加工率18%。
（8）在线时效处理：将上述三次冷轧后的带材进行时效处理，时效温度420℃，保温时间4h。
（9）拉弯矫：将上述时效处理后的带材进行拉弯矫，张力50N/m2，得到铜合金材料。
实施例8
本实施例提供的铜合金材料采用以下原料熔炼：电解铜、铜铬中间合金、纯锡、纯锌、铜钛中间合金、铜硅中间合金、铜锰中间合金和铜镧中间合金，铜合金材料的化学成分见表1。
（1）熔炼和铸造：在熔炼前，在中频感应炉中加入电解铜，待熔化后，再添加铜铬中间合金、纯锡、纯锌和铜硅中间合金，待以上材料熔化后，继续添加铜锰、铜钛和铜镧三种中间合金，采用复合覆盖剂后再添加灼烧的木炭，将温度升至1280℃，待熔体完全熔化后，通入氩气，再均匀搅拌，铸造温度控制在1210℃，保温20min后进行半连续铸造成190mm×620mm×铸坯长度，其中铸造速度为100mm/min，冷却强度为70m3/h。
（2）热轧：将上述合金铸坯放置步进炉中加热至850℃，保温6h，热轧总加工率90%，终轧温度550℃。
（3）一次冷轧：将上述热轧坯进行铣面，随后进行一次冷轧，轧制总加工率85%。
（4）在线高温固溶处理：将上述一次冷轧后的带坯进行在线高温固溶处理，固溶温度950℃，退火速度40m/min。
（5）二次冷轧：将上述固溶处理后的带材进行二次冷轧，轧制总加工率10%。
（6）一次时效处理：将上述二次冷轧后的带材进行一次时效处理，时效温度440℃，保温时间7h。
（7）三次冷轧：将上述时效处理后的带材进行三次冷轧，轧制总加工率20%。
（8）在线时效处理：将上述三次冷轧后的带材进行时效处理，时效温度450℃，保温时间4h。
（9）拉弯矫：将上述时效处理后的带材进行拉弯矫，张力70N/m2，得到铜合金材料。
实施例9
本实施例提供的铜合金材料采用以下原料熔炼：电解铜、铜铬中间合金、纯锡、纯锌、铜钛中间合金、铜硅中间合金、铜锰中间合金和铜镧中间合金，铜合金材料的化学成分见表1。
（1）熔炼和铸造：在熔炼前，在中频感应炉中加入电解铜，待熔化后，再添加铜铬中间合金、纯锡、纯锌和铜硅中间合金，待以上材料熔化后，继续添加铜锰、铜钛和铜镧三种中间合金，采用复合覆盖剂后再添加灼烧的木炭，将温度升至1250℃，待熔体完全熔化后，通入氩气，再均匀搅拌，铸造温度控制在1200℃，保温20min后进行半连续铸造成190mm×620mm×铸坯长度，其中铸造速度为70mm/min，冷却强度为70m3/h。
（2）热轧：将上述合金铸坯放置步进炉中加热至900℃，保温4h，热轧总加工率85%，终轧温度580℃。
（3）一次冷轧：将上述热轧坯进行铣面，随后进行一次冷轧，轧制总加工率90%。
（4）在线高温固溶处理：将上述一次冷轧后的带坯进行在线高温固溶处理，固溶温度900℃，退火速度30m/min。
（5）二次冷轧：将上述固溶处理后的带材进行二次冷轧，轧制总加工率30%。
（6）一次时效处理：将上述二次冷轧后的带材进行一次时效处理，时效温度450℃，保温时间4h。
（7）三次冷轧：将上述时效处理后的带材进行三次冷轧，轧制总加工率10%。
（8）在线时效处理：将上述三次冷轧后的带材进行时效处理，时效温度400℃，保温时间6h。
（9）拉弯矫：将上述时效处理后的带材进行拉弯矫，张力60N/m2，得到铜合金材料。
实施例10
本实施例提供的铜合金材料采用以下原料熔炼：电解铜、铜铬中间合金、纯锡、纯锌、铜钛中间合金、铜硅中间合金、铜锰中间合金和铜镧中间合金，铜合金材料的化学成分见表1。
（1）熔炼和铸造：在熔炼前，在中频感应炉中加入电解铜，待熔化后，再添加铜铬中间合金、纯锡、纯锌和铜硅中间合金，待以上材料熔化后，继续添加铜锰、铜钛和铜镧三种中间合金，采用复合覆盖剂后再添加灼烧的木炭，将温度升至1250℃，待熔体完全熔化后，通入氩气，再均匀搅拌，铸造温度控制在1210℃，保温20min后进行半连续铸造成190mm×620mm×铸坯长度，其中铸造速度为90mm/min，冷却强度为90m3/h。
（2）热轧：将上述合金铸坯放置步进炉中加热至950℃，保温6h，热轧总加工率90%，终轧温度700℃。
（3）一次冷轧：将上述热轧坯进行铣面，随后进行一次冷轧，轧制总加工率85%。
（4）在线高温固溶处理：将上述一次冷轧后的带坯进行在线高温固溶处理，固溶温度920℃，退火速度30m/min。
（5）二次冷轧：将上述固溶处理后的带材进行二次冷轧，轧制总加工率35%。
（6）一次时效处理：将上述二次冷轧后的带材进行一次时效处理，时效温度450℃，保温时间7h。
（7）三次冷轧：将上述时效处理后的带材进行三次冷轧，轧制总加工率10%。
（8）在线时效处理：将上述三次冷轧后的带材进行时效处理，时效温度420℃，保温时间7h。
（9）拉弯矫：将上述时效处理后的带材进行拉弯矫，张力90N/m2，得到铜合金材料。
表1 实施例1~10的铜合金材料的化学成分（wt%）
合金 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6 实施例7 实施例8 实施例9 实施例10
Ni+Co 0.8 1 1.5 1.8 2 0.9 1.6 3 2.3 2.5
Sn 0.8 1.5 1.6 1.2 1.8 0.7 3.2 2 2.7 2.2
Si 0.18 0.1 0.15 0.1 0.12 0.05 0.3 0.35 0.22 0.26
P 0.14 0.05 0.06 0.05 0.12 0.03 0.13 0.15 0.12 0.08
Ti 0.5 0.15 0.07 0.09 0.08 0.1 0.13 0.01 0.02 0.05
Mn 0.005 0.005 0.01 0.01 / / 0.007 0.008 0.005 0.007
La 0.005 0.005 0.005 0.01 0.005 / 0.006 0.005 0.01 0.008
Mg 0.01 / 0.05 0 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1
Cu 余量 余量 余量 余量 余量 余量 余量 余量 余量 余量
Mn+La+Mg 0.02 0.01 0.065 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1
（Ni+Co）/Sn 1 0.7 0.9 1.5 1.1 1.3 0.5 1.5 0.9 1.1
（Ni+Co）/Si 4.4 10 10 18 16.7 18 5.3 8.6 10.5 9.6
（Ni+Co）/（P+Si） 2.5 6.7 7.1 12 8.3 11.3 3.7 6 6.8 7.4
表2 实施例1~10的铜合金材料的微观组织形态特征
合金 2~20nm的Ni/Co<sub>x</sub>Si<sub>y</sub>相、Cu<sub>x</sub>Ti<sub>y</sub>相/10<sup>10</sup>个m<sup>-3</sup> 5~40nm的Ni<sub>2</sub>Si相、Ni<sub>x</sub>P<sub>y</sub>相/10<sup>8</sup>个m<sup>-3</sup> 织构种类及体积分数/%
实施例1 20.0 40.0 (001)[100]：10；(112)[11-1]：20；(110)[001]：5；(011)[2-11]：30；(123)[63-4]：25；(012)[100]：20；(124)[21-1]：20；(113)[12-1]：10；
实施例2 10.0 25.0 (001)[100]：15；(112)[11-1]：15；(110)[001]：25；(011)[2-11]：5(123)[63-4]：5；(012)[100]：5；(124)[21-1]：5；(113)[12-1]：15；
实施例3 9.0 18.2 (001)[100]：10；(112)[11-1]：12；(110)[001]：20；(011)[2-11]：20；(123)[63-4]：10；(012)[100]：15；(124)[21-1]：8；(113)[12-1]：5；
实施例4 2.0 5.0 (001)[100]：25；(112)[11-1]：13；(110)[001]：12；(011)[2-11]：8；(123)[63-4]：12；(012)[100]：10；(124)[21-1]：5；(113)[12-1]：20；
实施例5 3.5 9.0 (001)[100]：20；(112)[11-1]：10；(110)[001]：15；(011)[2-11]：5；(123)[63-4]：10；(012)[100]：15；(124)[21-1]：12；(113)[12-1]：20；
实施例6 4.0 6.0 (001)[100]：22；(112)[11-1]：15；(110)[001]：10；(011)[2-11]：12；(123)[63-4]：6；(012)[100]：7；(124)[21-1]：8；(113)[12-1]：12；
实施例7 18.0 4.0 (001)[100]：5；(112)[11-1]：10；(110)[001]：10；(011)[2-11]：35；(123)[63-4]：8；(012)[100]：7；(124)[21-1]：16；(113)[12-1]：20；
实施例8 6.3 18.0 (001)[100]：15；(112)[11-1]：10；(110)[001]：18；(011)[2-11]：25；(123)[63-4]：25；(012)[100]：15；(124)[21-1]：5；(113)[12-1]：15；
实施例9 7.4 21.0 (001)[100]：7；(112)[11-1]：10；(110)[001]：15；(011)[2-11]：20；(123)[63-4]：18；(012)[100]：10；(124)[21-1]：13；(113)[12-1]：15；
实施例10 10.0 22.0 (001)[100]：8；(112)[11-1]：15；(110)[001]：10；(011)[2-11]：12；(123)[63-4]：12；(012)[100]：12；(124)[21-1]：13；(113)[12-1]：11；
表3 实施例1~10的铜合金材料的性能结果
合金 抗拉强度/MPa 断后伸长率/% 导电率/%IACS 90°带材横纵方向R/t值
实施例1 550 8 40 纵方向0.5，不开裂
实施例2 580 12 41 纵方向1.0，不开裂
实施例3 610 11.5 42 纵方向1.0，不开裂
实施例4 630 15 45 纵方向0，不开裂
实施例5 650 13.5 44 纵方向0，不开裂
实施例6 560 12 43 纵方向0.5，不开裂
实施例7 680 5 41 纵方向1.5，不开裂
实施例8 705 8 42 横纵方向1.0，不开裂
实施例9 620 6.5 41 纵方向1.5，不开裂
实施例10 610 7 41 纵方向1.0，不开裂
表3中，抗拉强度的检测标准是GB/T228.1-2010《金属材料拉伸试验方法》；断后伸长率的检测标准是GB/T228.1-2010《金属材料拉伸试验方法》；导电率的检测标准是GB/T32791-2016《铜及铜合金导电率涡流测试方法》；90°带材横纵方向R/t值的检测标准是ASTMB820《tandard Test Method for Bend Test for Determining the Formability ofCopper and Copper Alloy Strip》。
本发明提供的铜合金材料具有较高的强度、导电率和折弯性能，可以满足极大规模集成电路用引线框架、连接器及接插件领域的使用需求。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种铜合金材料，其特征在于，以质量百分比计，化学成分包括：Ni+Co 0.8~3.0%，Sn0.7~3.2%，Si 0.05~0.3%，P 0.03~0.15%，Ti 0.01~1.0%，余量为Cu；
所述Ni+Co与Sn的质量比为0.5~1.5：1；Ni+Co与Si的质量比为4.4~18：1；Ni+Co与P+Si的质量比为2.5~12：1。
2.根据权利要求1所述的铜合金材料，其特征在于，所述铜合金材料的横向截面和纵向截面上包括多元复合析出相；所述多元复合析出相包括（Ni/Co）xSiy相、CuxTiy相、Ni2Si相和NixPy相；所述多元复合析出相为短棒状或球状；所述（Ni/Co）xSiy相和CuxTiy相的粒径独立为2~20nm；所述Ni2Si相和NixPy相的粒径独立为5~40nm。
3.根据权利要求2所述的铜合金材料，其特征在于，所述多元复合析出相的析出密度为2×109~3×1011个/m3。
4.根据权利要求1所述的铜合金材料，其特征在于，所述铜合金材料中(001)[100]织构的体积含量为5~20%，(112)[11-1]织构的体积含量为10~20%，(110)[001]织构的体积含量为5~25%，(011)[2-11]织构的体积含量为5~35%，(123)[63-4]织构的体积含量为5~25%，(012)[100]织构的体积含量为5~20%，(124)[21-1]织构的体积含量为5~20%，(113)[12-1]织构的体积含量为5~20%。
5.根据权利要求1所述的铜合金材料，其特征在于，所述铜合金材料还包括Mn、La和Mg中的至少一种。
6.根据权利要求5所述的铜合金材料，其特征在于，以所述铜合金材料的质量为100%计，所述Mn的质量含量为0.005~0.01%；所述Mg的质量含量为0.01~0.15%；所述La的质量含量为0.005~0.01%。
7.权利要求1~6任一项所述铜合金材料的制备方法，包括以下步骤：
按照权利要求1~6任一项所述铜合金材料的化学成分进行配料，得到合金原料；
将所述合金原料依次进行熔炼和铸造，得到合金铸坯；
将所述合金铸坯依次进行热轧、一次冷轧、固溶处理、二次冷轧、一次时效处理、三次冷轧和二次时效处理，得到铜合金材料。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述热轧的温度为850~950℃，保温时间为4~6h；所述热轧的总加工率为85~95%；终轧温度为550~720℃。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述一次时效处理的温度为400~500℃，保温时间为4~12h；所述二次时效处理的温度为300~450℃，保温时间为4~12h。
10.权利要求1~6任一项所述铜合金材料或权利要求7~9任一项所述制备方法制备得到的铜合金材料在集成电路用引线框架、连接器及接插件中的应用。
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