CN114717435B - 一种高强度电磁屏蔽铜合金及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明特别涉及一种高强度电磁屏蔽铜合金及其制备方法，属于铜合金技术领域。一种高强度电磁屏蔽铜合金，化学成分以质量百分比计包括；Fe：3‑9％，Ni：2‑5％，Al：0.2‑0.5％，稀土金属：0.01‑0.20％，余量为Cu和不可避免的杂质。其通过不同合金元素的添加，有效提高铁元素在铜合金中的溶解度，从而提升铜合金的强度和电磁屏蔽性能，从而得到电磁屏蔽性能＞110dB，电导率＞50％IACS，抗拉强度＞950MPa的高强度电磁屏蔽铜合金。
Description
技术领域
本发明属于铜合金技术领域，特别涉及一种高强度电磁屏蔽铜合金及其制备方法。
背景技术
2020年，我国电解铜产量达到1002.5万吨，铜材产量和消费量均居世界首位，通用铜材的国内满足度达到了96％，但是先进铜合金材料仍依赖于进口。高强电磁屏蔽铜合金，具有导电率高、散热性好，电磁屏蔽的性能，重点应用于超大规模集成电路引线框架，高效宽频5G通信设备，国防军工装备的电子对抗、雷达、大功率微波管，高脉冲磁场导体等，具有广阔的前景，因而受到极大的重视。
目前现有的高强电磁屏蔽铜合金普遍致力于提升自身的电磁屏蔽性能，但电磁屏蔽性能与强度很难做到同时提高。原因主要有两点：(1)铁在铜中的固溶度较小，导致富余的铁在凝固过程中析出粗大的铁相，劣化铸件品质，降低材料性能；(2)铜铁液相具有较大的正溶解热，在液相线下存在亚稳难混溶间隙，铸件中心和边缘成分偏差大，影响铜铁合金性能。因此，如何同时兼顾较高的强度和较高的电磁屏蔽性能，是目前急需解决的问题。
发明内容
本申请的目的在于提供一种高强度电磁屏蔽铜合金及其制备方法，以解决现有技术中高强度电磁屏蔽铜合金无法兼顾较高的强度和较高的电磁屏蔽性能的技术问题。
本发明实施例提供了一种高强度电磁屏蔽铜合金，所述高强度电磁屏蔽铜合金的化学成分以质量百分比计包括；
Fe：3-9％，Ni：2-5％，Al：0.2-0.5％，稀土金属：0.01-0.20％，余量为Cu和不可避免的杂质。
可选的，所述稀土金属包括铜镧合金、铜铈合金及铜钇合金中的任意一种或多种组合。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种如上所述的高强度电磁屏蔽铜合金的制备方法，包括如下步骤：
配置得到原料；
将所述原料经真空熔炼，得到铜合金液，所述铜合金液的化学成分与所述高强度电磁屏蔽铜合金的化学成分相同；
将所述铜合金液经浇铸，得到铸锭；
将所述铸锭经电磁搅拌，得到铜合金圆棒；
以所述铜合金圆棒为电极进行真空自耗电弧熔炼，得到均化铸锭；
将所述均化铸锭经锻造、热轧及冷轧，得到板坯；
将所述板坯经时效处理，得到所述高强度电磁屏蔽铜合金。
可选的，所述真空熔炼前，将真空度预抽至10-3Pa，而后充入氩气至真空度为0.1-0.9Pa。
可选的，所述铸锭静置5-20s后进行所述电磁搅拌。
可选的，所述电磁搅拌为正转和反转交替进行，所述电磁搅拌的搅拌频率为5-30Hz，所述电磁搅拌的电流为200-300A。
可选的，所述真空自耗电弧熔炼的压力为0.1-5Pa，所述真空自耗电弧熔炼的电弧长度为25-80mm。
可选的，所述铜合金圆棒作为电极时，所述铜合金圆棒周侧预留有50-100mm的间隙层。
可选的，所述热轧的起始温度为1000-1020℃，所述热轧的终轧温度为830-850℃；所述热轧的变形率≥60％；
所述冷轧的变形率为45-60％。
可选的，所述时效处理的温度为250-300℃，所述时效处理的时间为24-72h。
本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本发明实施例提供的高强度电磁屏蔽铜合金，通过不同合金元素的添加，有效提高铁元素在铜合金中的溶解度，从而提升铜合金的强度和电磁屏蔽性能；具体地，通过添加镍元素，使其与铜形成面心立方晶格状的连续固溶体，提高强度的同时增大铁在铜合金中的溶解度；进一步通过添加铝元素，使其与镍形成化合物，利用该化合物的沉淀硬化作用，大幅度提高合金的强度；进一步通过添加稀土金属，能够细化晶粒并增大晶界面积，从而提高强度，并且稀土金属能够有效增大磁反射界面，从而增强电磁屏蔽性能。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明实施例提供的方法的流程图；
图2是本发明实施例1提供的铜合金圆棒的金相图；
图3是本发明实施例1提供的板坯的金相图。
具体实施方式
下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。
在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。例如，室温可以是指10～35℃区间内的温度。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
本申请实施例的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
根据本发明一种典型的实施方式，提供了一种高强度电磁屏蔽铜合金，所述高强度电磁屏蔽铜合金的化学成分以质量百分比计包括；
Fe：3-9％，Ni：2-5％，Al：0.2-0.5％，稀土金属：0.01-0.20％，余量为Cu和不可避免的杂质。
本发明实施例提供的高强度电磁屏蔽铜合金，通过不同合金元素的添加，有效提高铁元素在铜合金中的溶解度，从而提升铜合金的强度和电磁屏蔽性能；具体地，通过添加镍元素，使其与铜形成面心立方晶格状的连续固溶体，提高强度的同时增大铁在铜合金中的溶解度；进一步通过添加铝元素，使其与镍形成化合物，利用该化合物的沉淀硬化作用，大幅度提高合金的强度；进一步通过添加稀土金属，能够细化晶粒并增大晶界面积，从而提高强度，并且稀土金属能够有效增大磁反射界面，从而增强电磁屏蔽性能。
上述主要化学元素和限定范围详细说明如下：
Fe：铁元素为顺磁性元素，能显著提高铜合金中低频率的电磁屏蔽能效，同时能延迟铜的再结晶过程，提高其强度和硬度，但是铁在铜中的溶解度较小，在1050℃条件下，铁在铜中的溶解度仅为3.5％，铁含量超过最大固溶度后，不但会使合金成分形成严重的偏析，影响铜合金的均匀性，而且会显著降低材料的强度及导电性，因此控制Fe含量为3-9％。
Ni：镍元素可与铜形成无限固溶的连续固溶体，呈现面心立方晶格，在提高铜合金强度的同时，可增大铁元素在铜合金中的溶解度，其中在950℃条件下，铁在铜镍合金中的溶解度扩大4.8％，进一步提高铜合金的电磁屏蔽性能和抗拉强度。
Al：铝元素可与镍元素形成NiAl相或Ni3Al相，NiAl相或Ni3Al相在铜合金中呈放射状或网状分布，具有明显的沉淀硬化作用，使电磁屏蔽铜合金的强度大幅提高，其中镍/铝比为8-10时，具有最佳的综合性能，因此控制Ni含量为2-5％，并控制Al含量为0.2-0.5％。
稀土金属：稀土元素镧、铈、钇几乎不固溶于铜，因此稀土元素的加入量不宜过多，少量的稀土金属可起到净化熔池提高铜合金铸件品质的效果，因此控制稀土金属含量为0.01-0.20％。
优选地，所述稀土金属包括铜镧合金、铜铈合金及铜钇合金中的任意一种或多种组合。
选取上述合金的原因在于：一方面，稀土元素镧、铈、钇可以细化铜合金晶粒，增大晶界面积，不但能提高铜合金的强度，而且能有效增大磁反射界面，增强电磁屏蔽能效；另一方面，稀土元素镧、铈、钇非常易于氧化，因此选择以铜镧合金、铜铈合金、铜钇合金中间合金的形式加入。
根据本发明另一种典型的实施方式，提供了一种如上提供的高强度电磁屏蔽铜合金的制备方法，包括如下步骤：
S1、配置得到原料。
S2、将所述原料经真空熔炼，得到铜合金液，所述铜合金液的化学成分与所述高强度电磁屏蔽铜合金的化学成分相同。
S3、将所述铜合金液经浇铸，得到铸锭。
S4、将所述铸锭经电磁搅拌，得到铜合金圆棒。
S5、以所述铜合金圆棒为电极进行真空自耗电弧熔炼，得到均化铸锭。
S6、将所述均化铸锭经锻造、热轧及冷轧，得到板坯。
S7、将所述板坯经时效处理，得到所述高强度电磁屏蔽铜合金。
上述高强度电磁屏蔽铜合金的制备方法，各步骤的作用具体如下；
真空熔炼的作用在于：去除铜合金在熔炼过程中的气体，减少稀土元素的氧化损失，保证材料成分的准确性。
电磁搅拌的作用在于：减少铜合金铸造过程中铁元素在铸坯中的成分的偏析，提铜合金材料成分的均匀性。采取电磁搅拌的好处在于：有利于铜合金铸坯内部等轴晶的形成和生长，能够提高铸坯的等轴晶率、细化凝固组织、改善夹杂物分布，促进成分均匀。电磁搅拌过程中，不直接接触金属熔体，对铜合金熔体无污染。
真空自耗电弧熔炼的作用在于：铜合金铸坯进行进一步的纯化，去除杂质元素，减少成分偏析，再次提高材料成分的均匀性，从而提高铜合金的强度和电磁屏蔽性能。采取真空自耗电弧熔炼的好处在于：随着自耗电极中一些非金属夹杂物，如氧化物、氮化物，在真空和高温条件下，发生离解或被碳还原而被去除掉，达到进一步提纯的目的。同时还能去除气体和非金属夹杂物，以及去除某些低熔点的有害杂质，改善了纵向和横向性能的差异，保证材料性能的稳定性、一致性，从而使塑形变形性能、力学性能、电磁屏蔽性能物理性能得到明显改善。
时效处理的作用在于消除加工应力，提高性能的均匀性。
作为一种可选的实施方式，所述真空熔炼前，将真空度预抽至10-3Pa，而后充入氩气至真空度为0.1-0.9Pa。
该操作的作用在于：先预抽是为了有效排除真空熔炼炉内的空气，防止氧化，但是当真空度达到10-3Pa时，铜元素的沸点会降低至951℃，熔炼过程中造成铜的大量挥发，因此充入氩气至真空度为0.1-0.9Pa进行熔炼，既能保证材料不会氧化，又能避免元素的挥发损失。
作为一种可选的实施方式，所述铸锭静置5-20s后进行所述电磁搅拌。
控制静置时间的作用在于：静置时间过短，熔体过热度太大，易于出现搅拌坑，形成铸造缺陷；静置时间过长，铸锭完全凝固，无法起到搅拌效果，因此控制静置时间为5-20s。
作为一种可选的实施方式，所述电磁搅拌为正转和反转交替进行，所述电磁搅拌的搅拌频率为5-30Hz，所述电磁搅拌的电流为200-300A。
电磁搅拌采取正转和反转交替进行的形式，能够避免单一方式造成铸锭内缩孔的产生。
控制电磁搅拌的频率的作用在于：在此范围内，随着频率的增加，电磁搅拌效果随之增强，对晶粒尺寸的细化效果更为明显。
当低于5Hz，电磁搅拌频率太弱，起不到均匀细化的效果，当频率高于30Hz，趋肤效应和涡流热效应变得显著，导致晶粒出现熔合长大趋势，电磁搅拌对凝固组织的改善效果变差。同时，熔体内的流动转变为不断增强的湍流，初生相分布均匀性趋于恶化，即电磁搅拌对成分偏析的改善效果亦变差。
控制电磁搅拌的电流的原因在于：在此范围内，随着电流的提高，电磁场强度明显增大，铜合金熔液流动性增强，微观温度起伏大，有利于成分的均匀。
电流低于200A，在铸件内部产生的电磁力较弱，柱状晶向等轴晶的转变不充分，均化效果不明显；当电流达到300A，频率适合的情况下，继续增大电流组织不再发生变化，反而造成电能的浪费。
作为一种可选的实施方式，所述真空自耗电弧熔炼的压力为0.1-5Pa，所述真空自耗电弧熔炼的电弧长度为25-80mm。
控制真空自耗电弧熔炼的压力的原因在于：炉内压力影响电弧行为和铜合金的质量，当电弧区内残余压力增大到5Pa以上时就达到辉光放电的临界压力范围，电弧燃烧不稳定，甚至导致电弧熄灭。
控制电弧长度的原因在于：太短会造成频繁的短路，降低铸锭质量，太长会使电弧移动，击穿设备。
作为一种可选的实施方式，所述铜合金圆棒作为电极时，所述铜合金圆棒周侧预留有50-100mm的间隙层。
预留间隙层的作用在于：一方面确保安全性，另一方面为气体排除提供良好的通道。
作为一种可选的实施方式，所述热轧的起始温度为1000-1020℃，所述热轧的终轧温度为830-850℃；所述热轧的变形率≥60％；所述冷轧的变形率为45-60％。
作为一种可选的实施方式，所述时效处理的温度为250-300℃，所述时效处理的时间为24-72h。
下面将结合实施例、对照例及实验数据对本申请进行详细说明。
实施例1
提供了一种高强度电磁屏蔽铜合金，化学成分的质量百分比见表1。
表1实施例1的高强度电磁屏蔽铜合金的化学成分
| Fe | Ni | Al | 稀土金属 | 稀土选取 | |
| 实施例1 | 4％ | 2％ | 0.2％ | 0.05％ | 铜镧合金 |
上述高强度电磁屏蔽铜合金的制备方法，包括如下步骤：
(1)配置得到原料：按重量百分比配制相关原料，铁4％、镍2％、铝0.2％、稀土镧金属0.05％，其中稀土镧以铜镧中间合金方式配料，余量为铜及其它不可避免杂质。
(2)真空感应熔炼：原材料在装炉前须去氧化皮和油污，对铁棒、电解铜板、电解镍板表面磨光去皮，装料时下紧上松以防架桥，铁棒、铜板、镍板装在坩埚下部，铝锭置于坩埚上部，坩埚材料为碱性坩埚，铜镧合金置于二次加料盘中。随后将浇铸模具内部用砂纸打磨干净，在内壁上涂刷脱模剂(氮化硼+酒精)。关闭真空炉炉盖，先后开启机械泵、罗茨泵进行抽真空，当真空达到10-3Pa时，关闭罗茨泵、机械泵，然后充入氩气至0.4Pa进行熔炼。熔炼开始时以40kW小功率送电10min，再以60kW送电5min，最后以95kW大功率送电至化清，防止物料熔化过程中架桥。当物料化清后，继续大功率送电，并进行倾动坩埚2-3次，直至温度达到1350℃左右时，降低功率到40kW，在此温度下保持30min左右，进行合金材料的精炼。精炼期结束后即可停电，进行降温结膜，当停电15min后，在熔池液面处会产生轻微的结膜，此时缓慢均匀的加入铜镧合金，然后以95kW功率搅拌熔池，倾动坩埚2-3次，当温度升至1300℃时，保温10min，然后降低功率到40kW，进行调整温度，当温度为1200℃左右时，进行浇铸，得到铸锭。
(3)电磁搅拌铸造：浇铸后铜合金铸锭静置10s后进行电磁搅拌，电磁搅拌方向：正转5S+反转5S循环，电磁搅拌电流：200A，电磁搅拌频率：10HZ，从而得到铜合金圆棒。
(4)真空自耗电弧熔炼：对电磁搅拌铸造后的铜合金圆棒进行表面去皮，然后以其为电极，进行真空自耗电弧熔炼，去除电磁屏蔽铜合金内的气体和非金属夹杂物，去除低熔点的有害杂质，改善了纵向和横向性能的差异，保证铜合金一致性良好、成分均匀、性能的稳定性，从而使塑形变形性能、力学性能、电磁屏蔽性能物理性能得到明显改善。真空电弧熔炼的主要工艺条件为：炉内压力控制在1Pa，电弧长度控制在35mm，电极与坩埚间隙为60mm，熔炼的初始电压在80kW，形成熔池后，将熔炼功率增加到120kW，高于主熔炼期所预定的，以弥补坩埚底部的激冷效应。熔炼期间，功率应保持90kW不变，直到熔炼末期，最后进行热封顶，以便把锭料头部缩孔和偏析减少到最小，得到成分均匀的均化铸锭。
(5)塑性变形：对均化铸锭进行锻造处理，得到尺寸符合要求的锻件。对锻造后的铜合金进行轧制变形处理，包括热轧处理和冷轧处理，来进一步提高材料的强度。热轧处理，其起始温度950℃，终轧温度830-850℃，热轧的变形率控制在65％。冷轧处理，其冷轧的变形率控制在50％，得到板坯。
(6)时效处理：对板坯进行时效处理，以消除加工应力，提高性能的均匀性，时效处理的温度为250℃，时效处理的时间为24h。
实施例2
提供了一种高强度电磁屏蔽铜合金，化学成分的质量百分比见表2。
表2实施例2的高强度电磁屏蔽铜合金的化学成分
| Fe | Ni | Al | 稀土金属 | 稀土选取 | |
| 实施例2 | 5.2％ | 3.1％ | 0.3％ | 0.07％ | 铜铈合金 |
上述高强度电磁屏蔽铜合金的制备方法，包括如下步骤：
(1)配置得到原料：按重量百分比配制相关原料，铁5.2％、镍3.1％、铝0.3％、稀土铈金属0.07％，其中稀土铈以铜铈中间合金方式配料，余量为铜及其它不可避免杂质。
(2)真空感应熔炼：原材料在装炉前须去氧化皮和油污，对铁棒、电解铜板、电解镍板表面磨光去皮，装料时下紧上松以防架桥，铁棒、铜板、镍板装在坩埚下部，铝锭置于坩埚上部，坩埚材料为碱性坩埚，铜镧合金置于二次加料盘中。随后将浇铸模具内部用砂纸打磨干净，在内壁上涂刷脱模剂(氮化硼+酒精)。关闭真空炉炉盖，先后开启机械泵、罗茨泵进行抽真空，当真空达到10-3pa时，关闭罗茨泵、机械泵，然后充入氩气至0.8pa进行熔炼。熔炼开始时以40kw小功率送电10min，再以60kw送电5min，最后以95kw大功率送电至化清，防止物料熔化过程中架桥。当物料化清后，继续大功率送电，并进行倾动坩埚2-3次，直至温度达到1380℃左右时，降低功率到40kw，在此温度下保持30min左右，进行合金材料的精炼。精炼期结束后即可停电，进行降温结膜，当停电15min后，在熔池液面处会产生轻微的结膜，此时缓慢均匀的加入铜镧合金，然后以95kw功率搅拌熔池，倾动坩埚2-3次，当温度升至1350℃时，保温10min，然后降低功率到40kw，进行调整温度，当温度为1220℃左右时，进行浇铸，得到铸锭。
(3)电磁搅拌铸造：浇铸后铜合金铸锭静置8s后进行电磁搅拌，电磁搅拌方向：正转8S+反转8S循环，电磁搅拌电流：300A，电磁搅拌频率：20HZ，从而得到铜合金圆棒。
(4)真空自耗电弧熔炼：对电磁搅拌铸造后的铜合金圆棒进行表面去皮，然后以其为电极，进行真空自耗电弧熔炼，去除电磁屏蔽铜合金内的气体和非金属夹杂物，去除低熔点的有害杂质，改善了纵向和横向性能的差异，保证铜合金一致性良好、成分均匀、性能的稳定性，从而使塑形变形性能、力学性能、电磁屏蔽性能物理性能得到明显改善。真空电弧熔炼的主要工艺条件为：炉内压力控制在0.5Pa，电弧长度控制在40mm，电极与坩埚间隙为60mm，熔炼的初始电压在80kw，形成熔池后，将熔炼功率增加到120kw，高于主熔炼期所预定的，以弥补坩埚底部的激冷效应。熔炼期间，功率应保持90kw不变，直到熔炼末期，最后进行热封顶，以便把锭料头部缩孔和偏析减少到最小，得到成分均匀的均化铸锭。
(5)塑性变形：对均化铸锭进行锻造处理，得到尺寸符合要求的锻件。对锻造后的铜合金进行轧制变形处理，包括热轧处理和冷轧处理，来进一步提高材料的强度。热轧处理，其起始温度950℃，终轧温度830-850℃，热轧的变形率控制在68％。冷轧处理，其冷轧的变形率控制在55％，得到板坯。
(6)时效处理：对板坯进行时效处理，以消除加工应力，提高性能的均匀性，时效处理的温度为300℃，时效处理的时间为24h。
实施例3
提供了一种高强度电磁屏蔽铜合金，化学成分的质量百分比见表3。
表3实施例3的高强度电磁屏蔽铜合金的化学成分
| Fe | Ni | Al | 稀土金属 | 稀土选取 | |
| 实施例3 | 6.3％ | 4.2％ | 0.4％ | 0.03％ | 铜钇合金 |
上述高强度电磁屏蔽铜合金的制备方法，包括如下步骤：
(1)配置得到原料：按重量百分比配制相关原料，铁6.3％、镍4.2％、铝0.4％、稀土钇0.03％，其中稀土钇以铜钇中间合金方式配料，余量为铜及其它不可避免杂质。
(2)真空感应熔炼：原材料在装炉前须去氧化皮和油污，对铁棒、电解铜板、电解镍板表面磨光去皮，装料时下紧上松以防架桥，铁棒、铜板、镍板装在坩埚下部，铝锭置于坩埚上部，坩埚材料为碱性坩埚，铜钇合金置于二次加料盘中。随后将浇铸模具内部用砂纸打磨干净，在内壁上涂刷脱模剂(氮化硼+酒精)。关闭真空炉炉盖，先后开启机械泵、罗茨泵进行抽真空，当真空达到10-3pa时，关闭罗茨泵、机械泵，然后充入氩气至0.8pa进行熔炼。熔炼开始时以40kw小功率送电10min，再以60kw送电5min，最后以95kw大功率送电至化清，防止物料熔化过程中架桥。当物料化清后，继续大功率送电，并进行倾动坩埚2-3次，直至温度达到1400℃左右时，降低功率到40kw，在此温度下保持30min左右，进行合金材料的精炼。精炼期结束后即可停电，进行降温结膜，当停电15min后，在熔池液面处会产生轻微的结膜，此时缓慢均匀的加入铜镧合金，然后以95kw功率搅拌熔池，倾动坩埚2-3次，当温度升至1380℃时，保温10min，然后降低功率到40kw，进行调整温度，当温度为1210℃左右时，进行浇铸，得到铸锭。
(3)电磁搅拌铸造：浇铸后铜合金铸锭静置10s后进行电磁搅拌，电磁搅拌方向：正转5S+反转5S循环，电磁搅拌电流：300A，电磁搅拌频率：20HZ，从而得到铜合金圆棒。
(4)真空自耗电弧熔炼：对电磁搅拌铸造后的铜合金圆棒进行表面去皮，然后以其为电极，进行真空自耗电弧熔炼，去除电磁屏蔽铜合金内的气体和非金属夹杂物，去除低熔点的有害杂质，改善了纵向和横向性能的差异，保证铜合金一致性良好、成分均匀、性能的稳定性，从而使塑形变形性能、力学性能、电磁屏蔽性能物理性能得到明显改善。真空电弧熔炼的主要工艺条件为：炉内压力控制在2Pa，电弧长度控制在35mm，电极与坩埚间隙为55mm，熔炼的初始电压在75kw，形成熔池后，将熔炼功率增加到115kw，高于主熔炼期所预定的，以弥补坩埚底部的激冷效应。熔炼期间，功率应保持85kw不变，直到熔炼末期，最后进行热封顶，以便把锭料头部缩孔和偏析减少到最小，得到成分均匀的均化铸锭。
(5)塑性变形：对均化铸锭进行锻造处理，得到尺寸符合要求的锻件。对锻造后的铜合金进行轧制变形处理，包括热轧处理和冷轧处理，来进一步提高材料的强度。热轧处理，其起始温度955℃，终轧温度855℃，热轧的变形率控制在65％以上。冷轧处理，其冷轧的变形率控制在50％，得到板坯。
(6)时效处理：对板坯进行时效处理，以消除加工应力，提高性能的均匀性，时效处理的温度为280℃，时效处理的时间为42h。
对比例1
一种高强电磁屏蔽铜合金，由以下组分按照重量百分比组成：Fe20wt％，Ni10wt％,余量为Cu。制备方法与实施例1相同。
对比例2
一种高强电磁屏蔽铜合金，由以下组分按照重量百分比组成：Fe10wt％，Ni10wt％,Re0.1wt％,余量为Cu。制备方法与实施例1相同。
对比例3
一种高强电磁屏蔽铜合金，由以下组分按照重量百分比组成：Ni25wt％,Al5wt％,余量为Cu。制备方法与实施例1相同。
实验例1
对实施例1-3和对比例1-3提供的高强度电磁屏蔽铜合金分别进行电磁屏蔽性能检测和抗拉强度检测，结果见下表。
| 电磁屏蔽性能/dB | 电导率/％IACS | 抗拉强度/MPa | |
| 实施例1 | 115 | 53 | 952 |
| 实施例2 | 110 | 51 | 963 |
| 实施例3 | 112 | 50 | 976 |
| 对比例1 | 80 | 13 | 532 |
| 对比例2 | 75 | 10 | 622 |
| 对比例3 | 63 | 7 | 654 |
从上表可以看出，本发明实施例1-3提供的高强度电磁屏蔽铜合金的电磁屏蔽性能、电导率及抗拉强度相较对比例1-3具备显著的优势，电磁屏蔽性能＞110dB，电导率＞50％IACS,抗拉强度＞950MPa。
最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (3)
1.一种高强度电磁屏蔽铜合金，其特征在于，所述高强度电磁屏蔽铜合金的化学成分以质量百分比计包括；
Fe：3-9%，Ni：2-5%，Al：0.2-0.5%，稀土金属：0.01-0.20%，余量为Cu和不可避免的杂质，所述高强度电磁屏蔽铜合金的电磁屏蔽性能＞110dB，电导率＞50%IACS,抗拉强度＞950MPa，所述高强度电磁屏蔽铜合金的制备方法包括：配置得到原料；
将所述原料经真空熔炼，得到铜合金液，所述铜合金液的化学成分与所述高强度电磁屏蔽铜合金的化学成分相同；
将所述铜合金液经浇铸后静置5-20s，进行电磁搅拌，得到铜合金圆棒；
以所述铜合金圆棒为电极进行真空自耗电弧熔炼，得到均化铸锭；
将所述均化铸锭经锻造、热轧及冷轧，得到板坯；
将所述板坯经时效处理，得到所述高强度电磁屏蔽铜合金；
所述真空熔炼前，将真空度预抽至10-3Pa，而后充入氩气至真空度为0.1-0.9Pa；
所述电磁搅拌为正转和反转交替进行，所述电磁搅拌的搅拌频率为5-30Hz，所述电磁搅拌的电流为200-300A；
所述真空自耗电弧熔炼的压力为0.1-5Pa，所述真空自耗电弧熔炼的电弧长度为25-80mm；
所述热轧的起始温度为950℃或955℃，所述热轧的终轧温度为830-850℃；所述热轧的变形率≥60%；所述冷轧的变形率为45-60%；
所述时效处理的温度为250-300℃，所述时效处理的时间为24-72h。
2.根据权利要求1所述的高强度电磁屏蔽铜合金，其特征在于，所述稀土金属的原料包括铜镧合金、铜铈合金及铜钇合金中的任意一种或多种组合。
3.根据权利要求1所述的高强度电磁屏蔽铜合金，其特征在于，所述铜合金圆棒作为电极时，所述铜合金圆棒周侧预留有50-100mm的间隙层。
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