CN115627380A - 一种低浓度铜镍硅合金材料及其制备方法 - Google Patents

一种低浓度铜镍硅合金材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115627380A
CN115627380A CN202211413759.3A CN202211413759A CN115627380A CN 115627380 A CN115627380 A CN 115627380A CN 202211413759 A CN202211413759 A CN 202211413759A CN 115627380 A CN115627380 A CN 115627380A
Authority
CN
China
Prior art keywords
nickel
alloy material
low
silicon alloy
concentration
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202211413759.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115627380B (zh
Inventor
王生
罗宏伟
钮松
唐松平
黄贤兵
殷瑞
樊金金
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Anhui Xinke Copper Co Ltd
Original Assignee
Anhui Xinke Copper Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Anhui Xinke Copper Co Ltd filed Critical Anhui Xinke Copper Co Ltd
Priority to CN202211413759.3A priority Critical patent/CN115627380B/zh
Publication of CN115627380A publication Critical patent/CN115627380A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115627380B publication Critical patent/CN115627380B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C9/00—Alloys based on copper
    • C22C9/06—Alloys based on copper with nickel or cobalt as the next major constituent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/08—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of copper or alloys based thereon
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/02—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of metals or alloys
    • H01B1/026—Alloys based on copper
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • H01B13/0016—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables for heat treatment
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)

Abstract

本发明提供了一种低浓度铜镍硅合金材料及其制备方法，包括以下质量百分比成分：Ni1.0‑1.8％，Si0.15‑0.25％，P0.01‑0.03％,Zn0.2‑0.5％,Sn0.02‑0.05％，Mg≤0.02％，余量为Cu。与现有技术相比，本发明通过镍含量较低的成分设计，控制Ni：Si＝4～8：1，实现低浓度镍成分，配合本申请的制备工艺，能够实现控制析出相的大小、分布，分布更均匀，析出相更小，在提高产品导电率的同时，具有较高的强度，而且，产品折弯表面光滑，改善折弯表面有橘皮的问题。

Description

一种低浓度铜镍硅合金材料及其制备方法
技术领域
本发明属于铜合金领域，具体涉及一种低浓度铜镍硅合金材料及其制备方法。
背景技术
铜镍硅材料具有较高的强度、优良的导电、抗应力松弛及导热性能好等特点，是航空航天、卫星导航系统、5G通讯、新型汽车、网络基站、智能家居、大规模集成电路等重点领域所必须和急需的关键基础材料。但导电导、热性能比传统的铜铁合金要低，不能满足一些零件的导电、导热需求，但铜铁合金又存在强度不够问题。
现有技术中，2010年6月2日公开的公开号为CN 101717877A的中国专利，公开了一种铜镍硅青铜合金材料及其制备方法，镍1.6-2.2％,硅0.4-0.8％,稀土合金0.008％,铜96.002-97.002％。上述铜镍硅青铜合金材料,是通过配料、熔炼、铸造、锯切、挤压、拉伸、矫直、检验、包装入库这些工艺制备,本发明所述的一种铜镍硅青铜合金材料,抗应力腐蚀能力增强；性能主要变化有硬度值降低,晶粒度减小。但是，该技术采用稀土合金，成本高，而且，产品性能强度较低，不能达到本领域对铜镍硅合金材料性能要求。
2018年6月22日公开的公开号为CN108193080A的中国专利，公开了高强度、高导电耐应力松弛铜镍硅合金材料及其制备方法，成分为：为：Ni 1.5～3.5％，Co 0.2～0.5％，Si0.25～1.0％，Cr 0.05～0.5％，Mg 0.05～0.1％，混合稀土0.005～0.01％，混合稀土为Gd和Ce，其中Gd与Ce的质量比为2:1，其余为Cu。通过熔炼及铸造，热轧，固溶处理，铣面，一次冷轧，一次时效处理，二次冷轧，二次时效处理等工序得到该合金材料。该合金材料具有高强度、高导电、优良应力松弛性能、耐磨、耐蚀等性能，可以用于制作引线框架和弹性元件，广泛应用于电子电器、航空航天、仪器仪表等行业。其采用了混合稀土0.005～0.01％，混合稀土为Gd和Ce，成本高，市场竞争力小。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低浓度铜镍硅合金材料及其制备方法，通过设计成分中镍含量较低，实现低浓度镍，配合本申请的制备工艺，能控制析出相的大小、分布，提高材料的强度和导电率。
本发明具体技术方案如下：
一种低浓度铜镍硅合金材料，包括以下质量百分比成分：
Ni1.0-1.8％，Si0.15-0.25％，P0.01-0.03％,Zn0.2-0.5％,Sn0.02-0.05％，Mg≤0.02％，余量为Cu。
所述低浓度铜镍硅合金材料，成分中，Ni：Si＝4-8：1；
所述低浓度铜镍硅合金材料，抗拉强度：600～700Mpa；屈服强度：550～680MPa；
所述低浓度铜镍硅合金材料，导电性能达到≥60％ IACS；
所述低浓度铜镍硅合金材料，折弯性能：横向纵向在R/T＝1.5，180度不出现任何缺陷。
所述低浓度铜镍硅合金材料的析出相的大小在100nm以下；
本发明提供的一种低浓度铜镍硅合金材料的制备方法，包括以下步骤：
1)熔炼；
2)铸造；
3)热轧；
4)一次固溶处理；
5)铣面；
6)一次冷轧；
7)二次固溶处理；
8)时效处理；
9)清洗；
10)二次冷轧；
11)去应力退火；
12)矫正；
13)分切；
14)包装。
步骤1)所述熔炼，在1200-1300℃条件下进行；
步骤2)所述铸造，在1180-1250℃进行；
步骤3)中，控制热轧温度930-990℃；
步骤4)中所述一次固溶处理，处理温度700℃以上；
步骤7)中所述二次固溶处理是指：通过气垫炉二次固溶处理；处理温度700℃～850℃，处理时间10～30秒；
步骤8)时效处理具体为：450～550℃处理8～12小时；
步骤11)中所述去应力退火，退火温度450～550℃，退火时间5～15秒。
与现有技术相比，本发明通过镍含量较低的成分设计，控制Ni：Si＝4～8：1，实现低浓度镍成分，配合本申请的制备工艺，能够实现控制析出相的大小、分布，使析出相分布更均匀，析出相更小，在提高产品导电率的同时，具有较高的强度，而且，产品折弯表面光滑，改善折弯表面有橘皮的问题。本发明制备的材料大大的提高了材料的导电性能，使得导电性能达到铜铁合金水平，且强度和耐腐蚀性大大优于铜铁合金。
附图说明
图1为对比例3产品折弯表面，有橘皮；
图2为实施例1产品折弯表面，光滑；
图3为对比例3产品组织图；
图4为实施例1产品组织图。
具体实施方式
实施例1
一种低浓度铜镍硅合金材料，包括以下质量百分比成分：
Ni 1.1％，Si 0.16％，P0.01％,Zn0.2％,Sn0.03％，Mg0.01％，余量为Cu，成分中，Ni：Si＝6.88：1。
实施例1低浓度铜镍硅合金材料的制备方法，包括以下步骤：
1)熔炼：在1243℃条件下进行；
2)铸造：在1211℃条件下进行；
3)热轧：热轧温度975℃；
4)一次固溶处理；处理温度736℃以上；
5)铣面；
6)一次冷轧；
7)二次固溶处理：通过气垫炉二次固溶处理；温度730℃，处理时间15秒；
8)时效处理：在500℃处理10小时；
9)清洗；
10)二次冷轧；
11)去应力退火：退火温度500℃，时间10秒；
12)矫正；
13)分切；
14)包装。
实施例1生产的低浓度铜镍硅合金材料，抗拉强度：635Mpa，屈服强度：580MPa；导电性能达到64％ IACS；折弯性能：横向纵向在R/T＝1.5，180度不出现任何缺陷，折弯表面光滑，如图2；实施例1产品组织图，如图4，析出相的大小在100nm以下。
实施例2
一种低浓度铜镍硅合金材料，包括以下质量百分比成分：
Ni 1.2％，Si0.17％，P0.02％,Zn0.23％,Sn0.03％，Mg0.011％，余量为Cu，成分中，Ni：Si＝7.06：1。
实施例2低浓度铜镍硅合金材料的制备方法，包括以下步骤：
1)熔炼：熔炼温度1251℃；
2)铸造：铸造温度1196℃；
3)热轧：热轧温度983℃；
4)一次固溶处理：处理温度721℃以上；
5)铣面；
6)一次冷轧；
7)二次固溶处理：采用气垫炉二次固溶处理，温度750℃，时间15秒；
8)时效处理：在460℃处理12小时；
9)清洗；
10)二次冷轧；
11)去应力退火：退火温度450℃，处理时间15秒；
12)矫正；
13)分切；
14)包装。
实施例2生产的低浓度铜镍硅合金材料，抗拉强度：643Mpa；屈服强度：583MPa；导电性能达到62％ IACS；折弯性能：横向纵向在R/T＝1.5，180度不出现缺陷，折弯表面光滑。
实施例3
一种低浓度铜镍硅合金材料，包括以下质量百分比成分：
Ni 1.5％，Si 0.20％，P 0.01％,Zn 0.3％,Sn 0.03％，Mg 0.010％，余量为Cu，成分中，Ni：Si＝7.5：1。
实施例3低浓度铜镍硅合金材料的制备方法，包括以下步骤：
1)熔炼：熔炼温度为1280℃；
2)铸造：铸造温度为1232℃；
3)热轧：控制热轧温度969℃；
4)一次固溶处理：处理温度717℃以上；
5)铣面；
6)一次冷轧；
7)二次固溶处理：采用气垫炉二次固溶处理，处理温度820℃，处理时间10秒；
8)时效处理：时效处理温度550℃，处理时间8小时；
9)清洗；
10)二次冷轧；
11)去应力退火：退火温度550℃，退火时间7秒；
12)矫正；
13)分切；
14)包装。
实施例3生产的低浓度铜镍硅合金材料，抗拉强度：648Mpa；屈服强度：593Mpa；导电性能达到63％ IACS；折弯性能：横向纵向在R/T＝1.5，180度不出现缺陷，折弯处表面光滑。
对比例1
一种铜镍硅合金材料，包括以下质量百分比成分：Ni1.2％，Si0.22％，P0.01％,Zn0.2％,Sn0.04％，Mg0.013％，余量为Cu，成分中，Ni：Si＝5.5：1
对比例1铜镍硅合金材料的生产方法如下：
1)熔炼：熔炼温度1235℃；
2)铸造：铸造温度1217℃；
3)热轧：热轧温度987℃；
4)一次固溶处理；处理温度717℃以上；
5)铣面；
6)一次冷轧；
7)二次固溶处理：气垫炉二次固溶处理；处理温度730℃，时间15秒；
8)时效处理：时效处理温度400℃，时间12小时；
9)清洗；
10)冷轧；
11)去应力退火：退火温度500℃，退火时间10秒；
12)矫正；
13)分切；
14)包装。
对比例1铜镍硅合金材料性能如下：抗拉强度：573Mpa；屈服强度：478Mpa；导电性能达到51％ IACS；折弯性能：横向纵向在R/T＝1.5，180度不出现任何缺陷，折弯表面光滑。
对比例2
一种铜镍硅合金材料，包括以下质量百分比成分：
Ni1.1％，Si0.31％，P0.011％,Zn0.21％,Sn0.03％，Mg0.01％，余量为Cu，成分中，Ni：Si＝3.5：1。
对比例2的生产方法如下：
1)熔炼：控制熔炼温度1268℃；
2)铸造：铸造温度1232℃；
3)热轧；热轧温度983℃；
4)一次固溶处理；温度721℃以上；
5)铣面；
6)一次冷轧；
7)二次固溶处理：气垫炉二次固溶处理730℃，时间15秒；
8)时效处理：处理温度500℃,时间10小时；
9)清洗；
10)一次冷轧；
11)去应力退火：退火温度500℃，时间10秒；
12)矫正；
13)分切；
14)包装。
对比例2铜镍硅合金材料性能如下：抗拉强度：651Mpa；屈服强度：569Mpa导电性能达到56％ IACS；折弯性能：横向纵向在R/T＝1.5，180度不出现任何缺陷，折弯表面光滑。
对比例3
一种铜镍硅合金材料，包括以下质量百分比成分：Ni 1.3％，Si 0.21％，P0.01％,Zn0.3％,Sn0.03％，Mg0.012％，余量为Cu，成分中，Ni：Si＝6.2：1
对比例3的生产方法同实施例1，区别在于不进行二次固溶处理。
1)熔炼：熔炼温度1251℃；
2)铸造：铸造温度1207℃；
3)热轧；热轧温度983℃；
4)固溶处理；处理温度727℃以上；
5)铣面；
6)一次冷轧；
7)时效处理：处理温度500℃,时间10小时；
8)清洗；
9)二次冷轧；
10)去应力退火：退火温度500℃，时间10秒；
11)矫正；
12)分切；
13)包装。
对比例3铜镍硅合金材料性能如下：抗拉强度：623Mpa；屈服强度：571Mpa；导电性能达到63％ IACS；折弯性能：横向纵向在R/T＝1.5，180度折弯开裂。图1为对比例3产品折弯表面，有橘皮。图3为对比例3产品组织图，析出相尺寸较大，不均匀。

Claims (10)

1.一种低浓度铜镍硅合金材料，其特征在于，所述低浓度铜镍硅合金材料包括以下质量百分比成分：
Ni1.0-1.8％，Si0.15-0.25％，P0.01-0.03％,Zn0.2-0.5％,Sn0.02-0.05％，Mg≤0.02％，余量为Cu。
2.根据权利要求1所述的低浓度铜镍硅合金材料，其特征在于，所述低浓度铜镍硅合金材料，成分中，Ni：Si＝4-8：1。
3.根据权利要求1或2所述的低浓度铜镍硅合金材料，其特征在于，所述低浓度铜镍硅合金材料，600～700Mpa；屈服强度：550～680MPa；导电性能达到≥60％IACS。
4.根据权利要求1-3任一项所述的低浓度铜镍硅合金材料，其特征在于，所述低浓度铜镍硅合金材料的折弯性能：横向纵向在R/T＝1.5，180度不出现任何缺陷。
5.根据权利要求1-4任一项所述的低浓度铜镍硅合金材料，其特征在于，所述低浓度铜镍硅合金材料的析出相的大小在100nm以下。
6.一种权利要求1-5任一项所述低浓度铜镍硅合金材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
1)熔炼；
2)铸造；
3)热轧；
4)一次固溶处理；
5)铣面；
6)一次冷轧；
7)二次固溶处理；
8)时效处理；
9)清洗；
10)二次冷轧；
11)去应力退火；
12)矫正；
13)分切；
14)包装。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤3)中，控制热轧温度930-990℃。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤7)中所述二次固溶处理是指：处理温度700℃～850℃，处理时间10～30秒。
9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤8)时效处理具体为：450～550℃处理8～12小时。
10.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤11)中所述去应力退火，退火温度450～550℃，退火时间5～15秒。
CN202211413759.3A 2022-11-11 2022-11-11 一种低浓度铜镍硅合金材料及其制备方法 Active CN115627380B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211413759.3A CN115627380B (zh) 2022-11-11 2022-11-11 一种低浓度铜镍硅合金材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211413759.3A CN115627380B (zh) 2022-11-11 2022-11-11 一种低浓度铜镍硅合金材料及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115627380A true CN115627380A (zh) 2023-01-20
CN115627380B CN115627380B (zh) 2023-07-25

Family

ID=84909908

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211413759.3A Active CN115627380B (zh) 2022-11-11 2022-11-11 一种低浓度铜镍硅合金材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115627380B (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101225488A (zh) * 2008-01-15 2008-07-23 上海理工大学 一种引线框架用铜合金材料及其制备方法
CN101512026A (zh) * 2006-09-25 2009-08-19 日矿金属株式会社 Cu-Ni-Si系合金
US20160289806A1 (en) * 2015-03-30 2016-10-06 Jx Nippon Mining & Metals Corporation Cu-ni-si based rolled copper alloy and production method thereof
CN111020283A (zh) * 2019-12-06 2020-04-17 宁波金田铜业(集团)股份有限公司 插件用铜合金带材及其制备方法
CN112626371A (zh) * 2020-12-10 2021-04-09 中色奥博特铜铝业有限公司 一种高强中导铜镍硅锡镁合金箔材及其加工方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101512026A (zh) * 2006-09-25 2009-08-19 日矿金属株式会社 Cu-Ni-Si系合金
CN101225488A (zh) * 2008-01-15 2008-07-23 上海理工大学 一种引线框架用铜合金材料及其制备方法
US20160289806A1 (en) * 2015-03-30 2016-10-06 Jx Nippon Mining & Metals Corporation Cu-ni-si based rolled copper alloy and production method thereof
CN111020283A (zh) * 2019-12-06 2020-04-17 宁波金田铜业(集团)股份有限公司 插件用铜合金带材及其制备方法
CN112626371A (zh) * 2020-12-10 2021-04-09 中色奥博特铜铝业有限公司 一种高强中导铜镍硅锡镁合金箔材及其加工方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN115627380B (zh) 2023-07-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110643850B (zh) 一种折弯性能优异的铜合金及其制备方法和应用
EP2371976B1 (en) Cu-ni-si-co based copper ally for electronic materials and manufacturing method therefor
CN110055479B (zh) 一种800MPa级高导电铜铬锆合金及其制备方法
CN109182795B (zh) 一种高强高导稀土铜镍硅铬合金的制备方法
CN109609801A (zh) 高性能铜合金及其制备方法
CN108300890A (zh) 一种碲铍铜合金及其制备方法
JP2010275622A (ja) 銅合金板材およびその製造方法
CN113088756A (zh) 一种锡磷青铜带材及其制备方法
WO2019213789A1 (zh) 一种铜合金材料及其应用
CN111621668B (zh) 一种镍硅系铜合金带材及其制备方法
CN115652132A (zh) 铜合金材料及其应用和制备方法
CN110257689A (zh) 一种高抛光预硬化塑胶模具钢及其制备工艺
CN114807672B (zh) Cu-Zn-Cr-Zr-Fe-Si系合金及其制备方法
CN115627380B (zh) 一种低浓度铜镍硅合金材料及其制备方法
CN105838915B (zh) 铜合金条、具备该铜合金条的大电流用电子元件以及散热用电子元件
CN111020277B (zh) 一种高强导电、抗软化、抗应力松弛的Cu-Fe-Co-Ti合金
CN116790934A (zh) 一种引线框架用铜铁合金带材及其制备方法
CN101250644A (zh) 可用作引线框架材料的铜基合金及其制备方法
CN114807642B (zh) 一种无偏析合金及其高成材率制备方法
CN113802026B (zh) 钛青铜带材及其制备方法
CN112281023B (zh) 一种具有优异折弯性的铜合金材料及其制备方法和应用
CN113337760B (zh) 一种提升5754合金o态电导率的方法
CN113308622B (zh) 一种高强高导铜镍硅合金材料及其制备方法
CN113943880A (zh) 一种Al-Cu-Li-Mg-V-Zr-Sc-Ag合金及其制备方法
CN108130448B (zh) 一种具有圆盘状析出物的铜合金及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant