CN114203358B - 一种超高强度高导电铜合金导体材料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种超高强度高导电铜合金导体材料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种超高强度高导电铜合金导体材料及其制备方法和应用，属于有色金属加工领域。本发明通过固溶处理、多次拉拔处理和时效处理可以使合金铸锭硬化，从而大幅度提高铜合金的强度；通过对硬化后的合金进行电镀，可以提高铜合金的耐腐蚀性等性能，使其能够适应不同的环境；通过两次退火处理工艺可以对合金的强度、伸长率和导电率进行进一步的调控，从而对铜合金导体材料的综合性能与表面质量进行协同控制，使铜合金导体材料能够在保持高强度的同时，保持高的导电率，同时线材具有柔韧和耐温等性能特点。实施例的结果显示，本发明提供的铜合金导电材料的拉断力为70～350N，伸长率为6～15％，室温直流电阻为32～200Ω/km。

Description

一种超高强度高导电铜合金导体材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及有色金属加工领域，尤其涉及一种超高强度高导电铜合金导体材料及其制备方法和应用。
背景技术
近年来，随着现代化科学技术的发展，航空航天设备、网络通信设备、医疗设备等信息终端产品功能越来越复杂、电性能指标越来越高，同时，其体积也越来越小，生产和维护成本越来越高。因此，对电线电缆等电气互联元件的性能提出了更高的要求，如导体材料要求具有高强度、良好的塑性、高导电性、良好的柔韧性以及良好的耐温性能和抗氧化等。目前市场应用较广的导体材料有紫铜、铝、铜银合金、铜锡合金、镍铬合金等，紫铜和铝导电率高、塑性好，但强度较低，且抗热软化性能较差，所以大都应用于对强度和温度要求较低的使用环境中。合金导体材料与纯金属导体相比可以具备更高的强度、更优良的抗氧化性能以及更好的耐温性，但是，添加合金元素后难以避免会带来导电性能的下降，因此如何在不降低导体导电率的前提下，大幅度提高材料的强度及耐热性能既是技术的要求，又是经济的要求。目前我国铜银合金、铜锡合金、镍铬合金等合金导体材料存在成本高、强度和导电性不能达到良好匹配等问题，而高端高性能合金导体材料如铜铬系合金却严重依赖进口，无法满足科学技术快速发展的需要。
因此，提供一种同时具备高强度和高导电率的高性能铜合金绞线导体成为本领域亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超高强度高导电铜合金导体材料及其制备方法和应用，本发明提供的超高强度高导电铜合金导体材料绞线导体能够在保持高强度的同时，保持高的导电率，可以用于制作高性能精密电线电缆等电气互联元件。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种超高强度高导电铜合金导体材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)对铜合金原料依次进行熔炼和铸造，得到合金铸锭；
(2)对所述步骤(1)得到的合金铸锭依次进行挤压、固溶处理和第一次拉拔，得到第一次拉拔合金；
(3)对所述步骤(2)得到的第一次拉拔合金依次进行一次时效处理和第二次拉拔，得到第二次拉拔合金；
(4)对所述步骤(3)得到的第二次拉拔合金依次进行二次时效处理和第三次拉拔，得到第三次拉拔合金；
(5)对所述步骤(4)得到的第三次拉拔合金依次进行电镀处理和第四次拉拔，得到第四次拉拔合金；
(6)对所述步骤(5)得到的第四次拉拔合金依次进行一次退火处理、单丝分盘、导体绞合和二次退火处理，得到超高强度高导电铜合金导体材料；
按质量百分比计，所述超高强度高导电铜合金导体材料的成分包括：Zr 0.02～0.2％，Ag 0.05～0.2％，Mg 0.02～0.3％，Sn 0.02～0.3％和Si 0.002～0.05％中的至少两种，Cr 0.1～1.2％和余量的铜。
优选地，所述步骤(2)中挤压的温度为900～950℃，挤压的时间为4～6h，挤压比为10～40。
优选地，所述步骤(2)中固溶处理的温度为900～1000℃，固溶处理的时间为2～6h。
优选地，所述步骤(2)中第一次拉拔的加工率为80～99％。
优选地，所述步骤(3)中一次时效处理和步骤(4)中二次时效处理的处理温度独立地为300～500℃，处理时间独立地为1～10h。
优选地，所述步骤(3)中的第二次拉拔、步骤(4)中的第三次拉拔和步骤(5)中的第四次拉拔的加工率独立地为60～99％。
优选地，所述步骤(6)中一次退火处理为连续退火处理，一次退火处理的温度为400～600℃，一次退火处理的收线速度为15～50r/min。
优选地，所述步骤(6)中导体绞合的方式为同心同向左向绞合。
优选地，所述步骤(6)中二次退火处理为连续退火处理，二次退火处理的温度为400～500℃，二次退火处理的收线速度为10～20r/min。
本发明提供了上述技术方案所述的制备方法制备得到的超高强度高导电铜合金导体材料。
本发明提供了一种超高强度高导电铜合金导体材料的制备方法，包括以下步骤：(1)对铜合金原料依次进行熔炼和铸造，得到合金铸锭；(2)对所述步骤(1)得到的合金铸锭依次进行挤压、固溶处理和第一次拉拔，得到第一次拉拔合金；(3)对所述步骤(2)得到的第一次拉拔合金依次进行一次时效处理和第二次拉拔，得到第二次拉拔合金；(4)对所述步骤(3)得到的第二次拉拔合金依次进行二次时效处理和第三次拉拔，得到第三次拉拔合金；(5)对所述步骤(4)得到的第三次拉拔合金依次进行电镀处理和第四次拉拔，得到第四次拉拔合金；(6)对所述步骤(5)得到的第四次拉拔合金依次进行一次退火处理、单丝分盘、导体绞合和二次退火处理，得到超高强度高导电铜合金导体材料。本发明通过固溶处理、多次拉拔处理和时效处理可以使合金铸锭硬化，从而大幅度提高铜合金的强度；通过对硬化后的合金进行电镀，可以提高铜合金的耐腐蚀性等性能，使其能够适应不同的环境；通过两次退火处理工艺可以对合金的强度、伸长率和导电率进行进一步的调控，从而对铜合金导体材料的综合性能与表面质量进行协同控制，使铜合金导体材料能够在保持高强度的同时，保持高的导电率，同时线材具有柔韧和耐温的特点。实施例的结果显示，本发明提供的铜合金导电材料的外径尺寸为0.450～0.972mm，拉断力为70～350N，伸长率为6～15％，室温直流电阻为32～200Ω/km。
具体实施方式
本发明提供了一种超高强度高导电铜合金导体材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)对铜合金原料依次进行熔炼和铸造，得到合金铸锭；
(2)对所述步骤(1)得到的合金铸锭依次进行挤压、固溶处理和第一次拉拔，得到第一次拉拔合金；
(3)对所述步骤(2)得到的第一次拉拔合金依次进行一次时效处理和第二次拉拔，得到第二次拉拔合金；
(4)对所述步骤(3)得到的第二次拉拔合金依次进行二次时效处理和第三次拉拔，得到第三次拉拔合金；
(5)对所述步骤(4)得到的第三次拉拔合金依次进行电镀处理和第四次拉拔，得到第四次拉拔合金；
(6)对所述步骤(5)得到的第四次拉拔合金依次进行一次退火处理、单丝分盘、导体绞合和二次退火处理，得到超高强度高导电铜合金导体材料。
在本发明中，按质量百分比计，所述超高强度高导电铜合金导体材料的成分包括：Zr 0.02～0.2％，Ag 0.05～0.2％，Mg 0.02～0.3％，Sn 0.02～0.3％与Si 0.002～0.05％中的至少两种，Cr 0.1～1.2％和余量的铜。本发明制备的铜合金导体材料中，Cr主要以体心立方结构的单质Cr相析出，提高合金的强度，是合金的主要强化相；Zr以富Zr相形式析出强化合金，同时起到促进Cr相析出，抑制Cr相长大的作用；Ag、Sn、Mg元素主要是通过抑制Cr相长大提高合金的强度；Si主要以Cr结合生成Cr3Si相，尽化基体中的Cr，协同提升合金的强度和导电率；通过控制各组分的用量，使合金具有高强度、高导电性能的基础，然后通过工艺调整使得铜合金导电材料获得优异的综合性能。
本发明对铜合金原料依次进行熔炼和铸造，得到合金铸锭。
在本发明中，所述铜合金原料优选包括铜锆中间合金、纯银、铜硅中间合金、纯镁与纯锡中的至少一种、铜铬中间合金和电解铜。本发明对所述原料的具体组合没有特殊的限定，根据所需的铜合金的成分进行组合即可。本发明对所述原料的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售产品即可。
在本发明中，所述熔炼的温度优选为1280～1350℃。在本发明中，所述熔炼优选在搅拌条件下进行。本发明对所述搅拌的速率和熔炼的时间没有特殊的限定，根据本领域技术人员的技术常识确定即可。
在本发明中，所述熔炼优选在真空工频感应炉中进行。本发明对所述真空工频感应炉的具体型号和来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售产品即可。
熔炼结束后，本发明优选将所述熔炼的产物在铸造的温度进行保温处理，然后进行铸造。在本发明中，所述保温处理的温度优选为1200～1250℃，所述保温处理的时间优选为20～40min。本发明通过将合金熔液在铸造的温度下进行保温处理，可以使合金熔液的温度稳定在铸造温度，有利于后续进行铸造。
在本发明中，所述铸造优选为半连续铸造。本发明通过半连续铸造的方式，可以改善合金铸锭的晶内结构，减少化学成分的区域偏析，提高合金的纯净度，提高合金铸锭的力学性能。
得到合金铸锭后，本发明对所述合金铸锭依次进行挤压、固溶处理和第一次拉拔，得到第一次拉拔合金。
在本发明中，所述挤压的温度优选为900～950℃；所述挤压的时间优选为4～6h；所述挤压比优选为10～40，更优选为20～30。本发明通过对合金铸锭进行挤压，可以提高合金的强度和塑性，通过提高合金的表面质量。
在本发明中，所述固溶处理的温度优选为900～1000℃，更优选为900～950℃；所述固溶处理的时间优选为2～6h，更优选为3～5h。本发明通过对合金进行固溶处理，可以使合金中各种相充分溶解，强化固溶体，并提高韧性及抗蚀性能，消除应力与软化，使合金铸锭硬化，提高铜合金的强度。
在本发明中，所述挤压和固溶处理的冷却方式优选为水冷。本发明对所述水冷的具体操作没有特殊的限定，采用常规的水冷即可。本发明采用水冷的方式进行冷却，可以获得过饱和固溶体，为后续时效处理做好准备。
固溶处理结束后，本发明优选对所述固溶处理的产物进行表面处理。本发明对所述表面处理的具体操作没有特殊的限定，能够去除表面的氧化物即可。
在本发明中，所述第一次拉拔优选为冷拉拔，所述第一次拉拔的加工率优选为80～99％。本发明对所述第一次拉拔的拉拔道次和单次拉拔的加工率没有特殊的限定，根据本领域技术人员的技术常识确定即可。本发明通过拉拔处理，可以降低并控制合金的尺寸。
得到第一次拉拔合金后，本发明对所述第一次拉拔合金依次进行一次时效处理和第二次拉拔，得到第二次拉拔合金。
在本发明中，所述一次时效处理的处理温度优选为300～500℃，更优选为400～450℃；所述一次时效处理的处理时间优选为1～10h，更优选为2～8h；所述一次时效处理的冷却方式优选为空冷。本发明通过时效处理，可以消除合金中的残余应力，稳定合金的组织和尺寸，采用空冷的方式进行冷却，可以通过冷却速度来调控析出相的析出大小和形貌特征。
一次时效处理结束后，本发明优选对所述一次时效处理的产物进行表面处理。本发明对所述表面处理的具体操作没有特殊的限定，能够去除表面的氧化物即可。
在本发明中，所述第二次拉拔优选为冷拉拔，所述第二次拉拔的加工率优选为60～99％，更优选为70～90％。本发明对所述第二次拉拔的拉拔道次和单次拉拔的加工率没有特殊的限定，根据本领域技术人员的技术常识确定即可。本发明通过拉拔处理，可以降低并控制合金的尺寸。
得到第二次拉拔合金后，本发明对所述第二次拉拔合金依次进行二次时效处理和第三次拉拔，得到第三次拉拔合金。
在本发明中，所述二次时效处理的处理温度优选为400～500℃，更优选为400～450℃；所述二次时效处理的处理时间优选为1～10h，更优选为2～8h；所述二次时效处理的冷却方式优选为空冷。本发明通过时效处理，可以消除合金中的残余应力，稳定合金的组织和尺寸，采用空冷的方式进行冷却，可以通过冷却速度来调控析出相的析出大小和形貌特征。
二次时效处理结束后，本发明优选对所述二次时效处理的产物进行表面处理。本发明对所述表面处理的具体操作没有特殊的限定，能够去除表面的氧化物即可。
在本发明中，所述第三次拉拔优选为冷拉拔，所述第三次拉拔的加工率优选为60～99％，更优选为70～90％。本发明对所述第三次拉拔的拉拔道次和单次拉拔的加工率没有特殊的限定，根据本领域技术人员的技术常识确定即可。本发明通过拉拔处理，可以降低并控制合金的尺寸。
得到第三次拉拔合金后，本发明对所述第三次拉拔合金依次进行电镀处理和第四次拉拔，得到第四次拉拔合金。
在本发明中，所述电镀处理优选为镀银处理或镀镍处理。本发明对所述电镀处理的具体操作没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的电镀工艺即可。在本发明中，所述电镀处理的厚度优选为5～13μm。在本发明中，当超高强度高导电铜合金导体材料应用于航空领域时，所述电镀处理优选为镀银处理；当超高强度高导电铜合金导体材料应用于航天领域或航海领域时，所述电镀处理优选为镀镍处理。本发明通过根据不同的环境进行不同的电镀处理，提高了铜合金对于环境的适应性，进一步提高了铜合金的应用范围。
在本发明中，所述第四次拉拔优选为冷拉拔，所述第四次拉拔的加工率优选为60～99％，更优选为70～90％。本发明对所述第四次拉拔的拉拔道次和单次拉拔的加工率没有特殊的限定，根据本领域技术人员的技术常识确定即可。本发明通过拉拔处理，可以降低并控制合金的尺寸，得到丝状铜合金。
得到第四次拉拔合金后，本发明对所述第四次拉拔合金依次进行一次退火处理、单丝分盘、导体绞合和二次退火处理，得到超高强度高导电铜合金导体材料。
在本发明中，所述一次退火处理优选为连续退火处理；所述一次退火处理的温度优选为400～600℃，更优选为450～550℃；所述一次退火处理的收线速度优选为15～50r/min，更优选为20～40r/min。本发明通过连续退火处理可以解决带镀层导体材料热处理问题，通过控制退火温度和退火时间可以使合金发生软化，降低合金的强度，提高导电率和伸长率。
在本发明中，所述单丝分盘过程中，单丝的规格优选包括0.102mm、0.127mm、0.16mm和0.203mm中的至少一种。本发明对所述单丝分盘的具体工艺没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的单丝分盘的操作即可。
在本发明中，所述导体绞合的收线速度优选为500～700m/h，更优选为600～650m/h；所述导体绞合的绞线直径优选为0.450～0.972mm；所述导体绞合的方式优选为同心同向左向绞合；所述导体绞合的节径比优选为10～12。在本发明中，所述导体绞合时单丝的数目优选为15～20根。本发明通过导体绞合可以提高铜合金导线材料的弯曲性能和抗拉强度，同时减少铜合金导线材料的尺寸，通过多根单丝进行绞合，能够进一步提高铜合金导体材料的拉断力和伸长率，同时进一步降低铜合金导体材料的电阻。
在本发明中，所述二次退火处理优选为连续退火处理；所述二次退火处理的温度优选为400～500℃；所述二次退火处理的收线速度优选为10～20r/min。本发明通过连续退火处理可以进一步使合金发生软化，降低合金的强度，提高导电率和伸长率。
本发明通过固溶、冷变形和时效处理让材料硬化，使其具有很高的强度，在此基础上进行电镀，随后通过在线退火处理工艺调控合金的强度、伸长率和导电率，这样可以解决导体材料综合性能与表面质量协同控制问题；通过对不同形变热处理工艺制度进行调控，实现了高性能铜合金导体材料拉断力、直流电阻的精确控制，获得兼具高强度和高导电率且外观柔顺的导体材料，其性能完全满足高端电气互联元件对铜合金绞线导体材料的使用要求。
本发明提供了上述技术方案所述的制备方法制备得到的超高强度高导电铜合金导体材料。
本发明提供的超高强度高导电铜合金导体材料绞线导体能够在保持高强度的同时，保持高的导电率，同时线材具有柔韧和耐温等性能特点，可以用于制作高性能精密电线电缆等电气互联元件，应用到航空航天设备、网络通信设备和医疗设备中。
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
一种超高强度高导电铜合金导体材料的制备方法，由以下步骤组成：
(1)在真空工频感应炉中分别加入电解铜、铜铬中间合金、纯银、纯镁和铜硅中间合金，然后加热至1350℃进行熔炼，熔炼过程中均匀搅拌，然后在1250℃保温30min后进行半连续铸造，得到合金铸锭；
(2)对所述步骤(1)得到的合金铸锭依次进行挤压、固溶处理和第一次拉拔，得到第一次拉拔合金；所述挤压的温度为950℃，挤压的时间为4h，挤压比为40，挤压的冷却方式为水冷；所述固溶处理的温度为1000℃，固溶处理的时间为2h，固溶处理的冷却方式为水冷；固溶处理结束后，对所述固溶处理的产物进行表面处理；所述第一次拉拔为冷拉拔，第一次拉拔的加工率为90％；
(3)对所述步骤(2)得到的第一次拉拔合金依次进行一次时效处理和第二次拉拔，得到第二次拉拔合金；所述一次时效处理的处理温度为300℃，一次时效处理的处理时间为10h，一次时效处理的冷却方式为空冷；一次时效处理结束后，对所述一次时效处理的产物进行表面处理；所述第二次拉拔为冷拉拔，第二次拉拔的加工率为99％；
(4)对所述步骤(3)得到的第二次拉拔合金依次进行二次时效处理和第三次拉拔，得到第三次拉拔合金；所述二次时效处理的处理温度为400℃，二次时效处理的处理时间为10h，二次时效处理的冷却方式为空冷；二次时效处理结束后，对所述二次时效处理的产物进行表面处理；所述第三次拉拔为冷拉拔，所述第三次拉拔的加工率为60％；
(5)对所述步骤(4)得到的第三次拉拔合金依次进行电镀处理和第四次拉拔，得到第四次拉拔合金；所述电镀处理为镀银处理；所述电镀处理的厚度为5μm；所述第四次拉拔为冷拉拔，所述第四次拉拔的加工率为99％；
(6)对所述步骤(5)得到的第四次拉拔合金依次进行一次退火处理、单丝分盘、导体绞合和二次退火处理，得到超高强度高导电铜合金导体材料；所述一次退火处理为连续退火处理，一次退火处理的温度为400℃，一次退火处理的收线速度为50r/min；所述导体绞合的收线速度为500m/h，导体绞合的方式为同心同向左向绞合，导体绞合的节径比为10；所述二次退火处理为连续退火处理，二次退火处理的温度为400℃，二次退火处理的收线速度为20r/min。
实施例1制备的铜合金导体材料的成分如表1所示，物理性能如表2所示。
实施例2
一种超高强度高导电铜合金导体材料的制备方法，由以下步骤组成：
(1)在真空工频感应炉中分别加入电解铜、铜铬中间合金、纯银、纯镁和铜硅中间合金，然后加热至1280℃进行熔炼，熔炼过程中均匀搅拌，然后在1200℃保温30min后进行半连续铸造，得到合金铸锭；
(2)对所述步骤(1)得到的合金铸锭依次进行挤压、固溶处理和第一次拉拔，得到第一次拉拔合金；所述挤压的温度为900℃，挤压的时间为6h，挤压比为10，挤压的冷却方式为水冷；所述固溶处理的温度为900℃，固溶处理的时间为6h，固溶处理的冷却方式为水冷；固溶处理结束后，对所述固溶处理的产物进行表面处理；所述第一次拉拔为冷拉拔，第一次拉拔的加工率为99％；
(3)对所述步骤(2)得到的第一次拉拔合金依次进行一次时效处理和第二次拉拔，得到第二次拉拔合金；所述一次时效处理的处理温度为500℃，一次时效处理的处理时间为1h，一次时效处理的冷却方式为空冷；一次时效处理结束后，对所述一次时效处理的产物进行表面处理；所述第二次拉拔为冷拉拔，第二次拉拔的加工率为60％；
(4)对所述步骤(3)得到的第二次拉拔合金依次进行二次时效处理和第三次拉拔，得到第三次拉拔合金；所述二次时效处理的处理温度为500℃，二次时效处理的处理时间为1h，二次时效处理的冷却方式为空冷；二次时效处理结束后，对所述二次时效处理的产物进行表面处理；所述第三次拉拔为冷拉拔，所述第三次拉拔的加工率为99％；
(5)对所述步骤(4)得到的第三次拉拔合金依次进行电镀处理和第四次拉拔，得到第四次拉拔合金；所述电镀处理为镀镍处理；所述电镀处理的厚度为13μm；所述第四次拉拔为冷拉拔，所述第四次拉拔的加工率为60％；
(6)对所述步骤(5)得到的第四次拉拔合金依次进行一次退火处理、单丝分盘、导体绞合和二次退火处理，得到超高强度高导电铜合金导体材料；所述一次退火处理为连续退火处理，一次退火处理的温度为600℃，一次退火处理的收线速度为15r/min；所述导体绞合的收线速度为700m/h，导体绞合的方式为同心同向左向绞合，导体绞合的节径比为12；所述二次退火处理为连续退火处理，二次退火处理的温度为500℃，二次退火处理的收线速度为10r/min。
实施例2制备的铜合金导体材料的成分如表1所示，物理性能如表2所示。
实施例3
一种超高强度高导电铜合金导体材料的制备方法，由以下步骤组成：
(1)在真空工频感应炉中分别加入电解铜、铜铬中间合金、纯银、纯镁和铜硅中间合金，然后加热至1300℃进行熔炼，熔炼过程中均匀搅拌，然后在1220℃保温30min后进行半连续铸造，得到合金铸锭；
(2)对所述步骤(1)得到的合金铸锭依次进行挤压、固溶处理和第一次拉拔，得到第一次拉拔合金；所述挤压的温度为925℃，挤压的时间为5h，挤压比为20，挤压的冷却方式为水冷；所述固溶处理的温度为950℃，固溶处理的时间为4h，固溶处理的冷却方式为水冷；固溶处理结束后，对所述固溶处理的产物进行表面处理；所述第一次拉拔为冷拉拔，第一次拉拔的加工率为85％；
(3)对所述步骤(2)得到的第一次拉拔合金依次进行一次时效处理和第二次拉拔，得到第二次拉拔合金；所述一次时效处理的处理温度为400℃，一次时效处理的处理时间为5h，一次时效处理的冷却方式为空冷；一次时效处理结束后，对所述一次时效处理的产物进行表面处理；所述第二次拉拔为冷拉拔，第二次拉拔的加工率为75％；
(4)对所述步骤(3)得到的第二次拉拔合金依次进行二次时效处理和第三次拉拔，得到第三次拉拔合金；所述二次时效处理的处理温度为450℃，二次时效处理的处理时间为6h，二次时效处理的冷却方式为空冷；二次时效处理结束后，对所述二次时效处理的产物进行表面处理；所述第三次拉拔为冷拉拔，所述第三次拉拔的加工率为90％；
(5)对所述步骤(4)得到的第三次拉拔合金依次进行电镀处理和第四次拉拔，得到第四次拉拔合金；所述电镀处理为镀镍处理；所述电镀处理的厚度为7μm；所述第四次拉拔为冷拉拔，所述第四次拉拔的加工率为70％；
(6)对所述步骤(5)得到的第四次拉拔合金依次进行一次退火处理、单丝分盘、导体绞合和二次退火处理，得到超高强度高导电铜合金导体材料；所述一次退火处理为连续退火处理，一次退火处理的温度为500℃，一次退火处理的收线速度为45r/min；所述导体绞合的收线速度为600m/h，导体绞合的方式为同心同向左向绞合，导体绞合的节径比为12；所述二次退火处理为连续退火处理，二次退火处理的温度为450℃，二次退火处理的收线速度为15r/min。
实施例3制备的铜合金导体材料的成分如表1所示，物理性能如表2所示。
实施例4
一种超高强度高导电铜合金导体材料的制备方法，由以下步骤组成：
(1)在真空工频感应炉中分别加入电解铜、铜铬中间合金、纯银、纯镁和铜硅中间合金，然后加热至1300℃进行熔炼，熔炼过程中均匀搅拌，然后在1250℃保温30min后进行半连续铸造，得到合金铸锭；
(2)对所述步骤(1)得到的合金铸锭依次进行挤压、固溶处理和第一次拉拔，得到第一次拉拔合金；所述挤压的温度为925℃，挤压的时间为6h，挤压比为30，挤压的冷却方式为水冷；所述固溶处理的温度为970℃，固溶处理的时间为4h，固溶处理的冷却方式为水冷；固溶处理结束后，对所述固溶处理的产物进行表面处理；所述第一次拉拔为冷拉拔，第一次拉拔的加工率为90％；
(3)对所述步骤(2)得到的第一次拉拔合金依次进行一次时效处理和第二次拉拔，得到第二次拉拔合金；所述一次时效处理的处理温度为450℃，一次时效处理的处理时间为6h，一次时效处理的冷却方式为空冷；一次时效处理结束后，对所述一次时效处理的产物进行表面处理；所述第二次拉拔为冷拉拔，第二次拉拔的加工率为85％；
(4)对所述步骤(3)得到的第二次拉拔合金依次进行二次时效处理和第三次拉拔，得到第三次拉拔合金；所述二次时效处理的处理温度为450℃，二次时效处理的处理时间为8h，二次时效处理的冷却方式为空冷；二次时效处理结束后，对所述二次时效处理的产物进行表面处理；所述第三次拉拔为冷拉拔，所述第三次拉拔的加工率为90％；
(5)对所述步骤(4)得到的第三次拉拔合金依次进行电镀处理和第四次拉拔，得到第四次拉拔合金；所述电镀处理为镀银处理；所述电镀处理的厚度为8μm；所述第四次拉拔为冷拉拔，所述第四次拉拔的加工率为70％；
(6)对所述步骤(5)得到的第四次拉拔合金依次进行一次退火处理、单丝分盘、导体绞合和二次退火处理，得到超高强度高导电铜合金导体材料；所述一次退火处理为连续退火处理，一次退火处理的温度为550℃，一次退火处理的收线速度为30r/min；所述导体绞合的收线速度为550m/h，导体绞合的方式为同心同向左向绞合，导体绞合的节径比为12；所述二次退火处理为连续退火处理，二次退火处理的温度为450℃，二次退火处理的收线速度为20r/min。
实施例4制备的铜合金导体材料的成分如表1所示，物理性能如表2所示。
实施例5
一种超高强度高导电铜合金导体材料的制备方法，由以下步骤组成：
(1)在真空工频感应炉中分别加入电解铜、铜铬中间合金、纯银、纯镁和铜硅中间合金，然后加热至1320℃进行熔炼，熔炼过程中均匀搅拌，然后在1220℃保温30min后进行半连续铸造，得到合金铸锭；
(2)对所述步骤(1)得到的合金铸锭依次进行挤压、固溶处理和第一次拉拔，得到第一次拉拔合金；所述挤压的温度为900℃，挤压的时间为6h，挤压比为40，挤压的冷却方式为水冷；所述固溶处理的温度为940℃，固溶处理的时间为4h，固溶处理的冷却方式为水冷；固溶处理结束后，对所述固溶处理的产物进行表面处理；所述第一次拉拔为冷拉拔，第一次拉拔的加工率为95％；
(3)对所述步骤(2)得到的第一次拉拔合金依次进行一次时效处理和第二次拉拔，得到第二次拉拔合金；所述一次时效处理的处理温度为450℃，一次时效处理的处理时间为4h，一次时效处理的冷却方式为空冷；一次时效处理结束后，对所述一次时效处理的产物进行表面处理；所述第二次拉拔为冷拉拔，第二次拉拔的加工率为80％；
(4)对所述步骤(3)得到的第二次拉拔合金依次进行二次时效处理和第三次拉拔，得到第三次拉拔合金；所述二次时效处理的处理温度为500℃，二次时效处理的处理时间为8h，二次时效处理的冷却方式为空冷；二次时效处理结束后，对所述二次时效处理的产物进行表面处理；所述第三次拉拔为冷拉拔，所述第三次拉拔的加工率为80％；
(5)对所述步骤(4)得到的第三次拉拔合金依次进行电镀处理和第四次拉拔，得到第四次拉拔合金；所述电镀处理为镀镍处理；所述电镀处理的厚度为10μm；所述第四次拉拔为冷拉拔，所述第四次拉拔的加工率为70％；
(6)对所述步骤(5)得到的第四次拉拔合金依次进行一次退火处理、单丝分盘、导体绞合和二次退火处理，得到超高强度高导电铜合金导体材料；所述一次退火处理为连续退火处理，一次退火处理的温度为400℃，一次退火处理的收线速度为30r/min；所述导体绞合的收线速度为500m/h，导体绞合的方式为同心同向左向绞合，导体绞合的节径比为12；所述二次退火处理为连续退火处理，二次退火处理的温度为450℃，二次退火处理的收线速度为15r/min。
实施例5制备的铜合金导体材料的成分如表1所示，物理性能如表2所示。
实施例6
一种超高强度高导电铜合金导体材料的制备方法，由以下步骤组成：
(1)在真空工频感应炉中分别加入电解铜、铜铬中间合金、纯银、纯镁和铜硅中间合金，然后加热至1300℃进行熔炼，熔炼过程中均匀搅拌，然后在1200℃保温30min后进行半连续铸造，得到合金铸锭；
(2)对所述步骤(1)得到的合金铸锭依次进行挤压、固溶处理和第一次拉拔，得到第一次拉拔合金；所述挤压的温度为950℃，挤压的时间为4h，挤压比为20，挤压的冷却方式为水冷；所述固溶处理的温度为900℃，固溶处理的时间为4h，固溶处理的冷却方式为水冷；固溶处理结束后，对所述固溶处理的产物进行表面处理；所述第一次拉拔为冷拉拔，第一次拉拔的加工率为90％；
(3)对所述步骤(2)得到的第一次拉拔合金依次进行一次时效处理和第二次拉拔，得到第二次拉拔合金；所述一次时效处理的处理温度为400℃，一次时效处理的处理时间为4h，一次时效处理的冷却方式为空冷；一次时效处理结束后，对所述一次时效处理的产物进行表面处理；所述第二次拉拔为冷拉拔，第二次拉拔的加工率为90％；
(4)对所述步骤(3)得到的第二次拉拔合金依次进行二次时效处理和第三次拉拔，得到第三次拉拔合金；所述二次时效处理的处理温度为500℃，二次时效处理的处理时间为6h，二次时效处理的冷却方式为空冷；二次时效处理结束后，对所述二次时效处理的产物进行表面处理；所述第三次拉拔为冷拉拔，所述第三次拉拔的加工率为90％；
(5)对所述步骤(4)得到的第三次拉拔合金依次进行电镀处理和第四次拉拔，得到第四次拉拔合金；所述电镀处理为镀镍处理；所述电镀处理的厚度为7μm；所述第四次拉拔为冷拉拔，所述第四次拉拔的加工率为80％；
(6)对所述步骤(5)得到的第四次拉拔合金依次进行一次退火处理、单丝分盘、导体绞合和二次退火处理，得到超高强度高导电铜合金导体材料；所述一次退火处理为连续退火处理，一次退火处理的温度为500℃，一次退火处理的收线速度为30r/min；所述导体绞合的收线速度为600m/h，导体绞合的方式为同心同向左向绞合，导体绞合的节径比为12；所述二次退火处理为连续退火处理，二次退火处理的温度为450℃，二次退火处理的收线速度为15r/min。
实施例6制备的铜合金导体材料的成分如表1所示，物理性能如表2所示。
实施例7
一种超高强度高导电铜合金导体材料的制备方法，由以下步骤组成：
(1)在真空工频感应炉中分别加入电解铜、铜铬中间合金、纯银、纯镁和铜硅中间合金，然后加热至1300℃进行熔炼，熔炼过程中均匀搅拌，然后在1200℃保温30min后进行半连续铸造，得到合金铸锭；
(2)对所述步骤(1)得到的合金铸锭依次进行挤压、固溶处理和第一次拉拔，得到第一次拉拔合金；所述挤压的温度为930℃，挤压的时间为6h，挤压比为30，挤压的冷却方式为水冷；所述固溶处理的温度为950℃，固溶处理的时间为4h，固溶处理的冷却方式为水冷；固溶处理结束后，对所述固溶处理的产物进行表面处理；所述第一次拉拔为冷拉拔，第一次拉拔的加工率为90％；
(3)对所述步骤(2)得到的第一次拉拔合金依次进行一次时效处理和第二次拉拔，得到第二次拉拔合金；所述一次时效处理的处理温度为400℃，一次时效处理的处理时间为6h，一次时效处理的冷却方式为空冷；一次时效处理结束后，对所述一次时效处理的产物进行表面处理；所述第二次拉拔为冷拉拔，第二次拉拔的加工率为80％；
(4)对所述步骤(3)得到的第二次拉拔合金依次进行二次时效处理和第三次拉拔，得到第三次拉拔合金；所述二次时效处理的处理温度为420℃，二次时效处理的处理时间为6h，二次时效处理的冷却方式为空冷；二次时效处理结束后，对所述二次时效处理的产物进行表面处理；所述第三次拉拔为冷拉拔，所述第三次拉拔的加工率为90％；
(5)对所述步骤(4)得到的第三次拉拔合金依次进行电镀处理和第四次拉拔，得到第四次拉拔合金；所述电镀处理为镀镍处理；所述电镀处理的厚度为13μm；所述第四次拉拔为冷拉拔，所述第四次拉拔的加工率为90％；
(6)对所述步骤(5)得到的第四次拉拔合金依次进行一次退火处理、单丝分盘、导体绞合和二次退火处理，得到超高强度高导电铜合金导体材料；所述一次退火处理为连续退火处理，一次退火处理的温度为500℃，一次退火处理的收线速度为40r/min；所述导体绞合的收线速度为600m/h，导体绞合的方式为同心同向左向绞合，导体绞合的节径比为12；所述二次退火处理为连续退火处理，二次退火处理的温度为450℃，二次退火处理的收线速度为20r/min。
实施例7制备的铜合金导体材料的成分如表1所示，物理性能如表2所示。
对比例1
国内市售的铜合金导体材料，铜合金导体材料的成分如表1所示，物理性能如表2所示。
对比例2
国内市售的铜合金导体材料，铜合金导体材料的成分如表1所示，物理性能如表2所示。
表1实施例1～7和对比例1～2提供的铜合金导体材料的成分
实施例1～7和对比例1～2提供的铜合金导体材料的物理性能如表2所示：
表2实施例1～7和对比例1～2提供的铜合金导体材料的物理性能
由表2可以看出，本发明制备的铜合金导体材料的拉断力得到明显的提升，普遍高于100N，最高能够达到350N，远远超过现有的铜合金导体材料的拉断力，同时伸长率也得到了小幅度的提升，并且铜合金导电材料的室温直流电阻更小，导电性能更好，同时可以根据需要对铜合金的成分以及制备工艺进行调整，从而调整铜合金导电材料的性能，以满足不同的市场需求，扩大了铜合金导电材料的应用范围。
通过实施例1～7的记载可以看出，本发明制备的铜合金导电材料的拉断力越高，伸长率越小，电阻越大，反之拉断力越低，伸长率越大且电阻越小，根据这种趋势可以根据所需的导电材料的性能进行相应的调整。
通过实施例1和对比例1～2的对比可以看出，当本发明制备的铜合金导电材料的拉断力提升幅度较低时，导体材料的伸长率得到了大幅度的提升，同时导电材料的电阻明显降低，导电性能大幅度提高。
通过实施例2、实施例5和实施例6与对比例1～2的对比可以看出，虽然实施例中的导体材料的电阻稍大，但是拉断力得到了大幅度的提高，具有更高的强度，可以应用于高强度的使用环境中且不易断裂。
根据实施例3、实施例4和实施例7与对比例1～2的对比可以看出，导体材料在伸长率相同的情况下，本发明制备的铜合金导体材料具有更高的拉断力和更小的电阻，导体材料的强度和导电性明显高于现有技术。
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)

1.一种超高强度高导电铜合金导体材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)对铜合金原料依次进行熔炼和铸造，得到合金铸锭；
(2)对所述步骤(1)得到的合金铸锭依次进行挤压、固溶处理和第一次拉拔，得到第一次拉拔合金；
(3)对所述步骤(2)得到的第一次拉拔合金依次进行一次时效处理和第二次拉拔，得到第二次拉拔合金；
(4)对所述步骤(3)得到的第二次拉拔合金依次进行二次时效处理和第三次拉拔，得到第三次拉拔合金；
(5)对所述步骤(4)得到的第三次拉拔合金依次进行电镀处理和第四次拉拔，得到第四次拉拔合金；
(6)对所述步骤(5)得到的第四次拉拔合金依次进行一次退火处理、单丝分盘、导体绞合和二次退火处理，得到超高强度高导电铜合金导体材料；
按质量百分比计，所述超高强度高导电铜合金导体材料的成分包括：Zr 0.02～0.2％，Ag 0.05～0.2％，Mg 0.02～0.3％，Sn 0.02～0.3％与Si 0.002～0.05％中的至少两种，Cr0.1～1.2％和余量的铜。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中挤压的温度为900～950℃，挤压的时间为4～6h，挤压比为10～40。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中固溶处理的温度为900～1000℃，固溶处理的时间为2～6h。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中第一次拉拔的加工率为80～99％。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中一次时效处理和步骤(4)中二次时效处理的处理温度独立地为300～500℃，处理时间独立地为1～10h。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中的第二次拉拔、步骤(4)中的第三次拉拔和步骤(5)中的第四次拉拔的加工率独立地为60～99％。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(6)中一次退火处理为连续退火处理，一次退火处理的温度为400～600℃，一次退火处理的收线速度为15～50r/min。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(6)中导体绞合的方式为同心同向左向绞合。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(6)中二次退火处理为连续退火处理，二次退火处理的温度为400～500℃，二次退火处理的收线速度为10～20r/min。
10.权利要求1～9任意一项所述的制备方法制备得到的超高强度高导电铜合金导体材料。
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