CN115652134A - 一种高强度高折弯性铜镍硅合金及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高强度高折弯性铜镍硅合金及其制备方法，属于铜合金材料的制造领域。本发明提供的高强度高折弯性铜镍硅合金，按质量百分比计，包括：镍1％～3％、硅0.2％～0.7％、锌0.02％～0.12％、磷0～0.01％以及余量的铜。实施例的结果显示，本发明提供的高强度高折弯性铜镍硅合金的抗拉强度为460～780MPa，硬度为150～240HV，导电率为45～52％IACS，180°折弯为R/t0.5～1，本发明提供的铜镍硅合金具有高强度、高硬度、高导电率、优异折弯性、低合金化等优点，可广泛应用于制造引线框架、接插件等电子器件。
Description
技术领域
本发明涉及铜合金材料技术领域，尤其涉及一种高强度高折弯性铜镍硅合金及其制备方法。
背景技术
二十一世纪伊始，以大数据和互联网为代表的信息时代席卷全球。电子信息技术的高速发展推动着各行业稳步前进，为经济增长带来巨大的活力，其发展水平成为衡量一个国家信息化程度的重要标志。在这其中，以集成电路为核心的半导体产业作为现代信息技术的支柱性产业，起着决定性的作用。集成电路主要由两部分组成：芯片和引线框架材料，其中引线框架材料起着传递电信号，保护内部元器件并向外散失热量的作用，是集成电路的关键零部件。
目前集成电路引线框架材料中有80％以上采用高精度铜合金冲蚀而成，而国内外使用的铜基引线框架材料种类繁多，主要以Cu-Fe-P合金和Cu-Ni-Si合金为代表。在诸多Cu-Ni-Si系合金中，C70260合金同时具备较高的强度及导电率，且具有高折弯性，因此广泛应用于引线框架材料。目前国外C70260合金的主合金元素成分为：镍1％-3％、硅0.2％-0.7％、磷0-0.1％，该成分范围内的铜镍硅系合金拥有较高的强度、导电率、折弯性。但是，随着集成电路向着大规模化和多功能化方向发展，对引线框架材料也提出了更高的性能要求。引线框架材料原有的性能指标(抗拉强度>600MPa，导电率>50％IACS)己不能满足使用要求，需要进一步提高。另外，除了其强度和导电率性能以外，对其成型加工性能有了更高的要求，需要其具备高折弯性的特点。
因此，开发出一种强度、导电率和折弯性优异的铜镍硅合金，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高强度高折弯性铜镍硅合金及其制备方法，本发明提供的高强度高折弯性铜镍硅合金具有优异的抗拉强度、导电率和折弯性。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种高强度高折弯性铜镍硅合金，按质量百分比计，包括：镍1～3％、硅0.2～0.7％、锌0.02～0.12％、磷0～0.01％以及余量的铜。
优选地，按质量百分比计，所述高强度高折弯性铜镍硅合金包括：镍2～3％、硅0.4～0.7％、锌0.04～0.1％、磷0.001～0.01％以及余量的铜。
优选地，按质量百分比计，所述高强度高折弯性铜镍硅合金包括：镍2.5～3％、硅0.5～0.7％、锌0.06～0.08％、磷0.005～0.01％以及余量的铜。
本发明还提供了上述技术方案所述高强度高折弯性铜镍硅合金的制备方法，包括以下步骤：
(a)将合金原料熔炼后进行铸造，得到铸坯；
(b)将所述步骤(a)得到的铸坯进行均匀化退火，得到锭坯；
(c)将所述步骤(b)得到的锭坯进行热轧，得到板带材；
(d)将所述步骤(c)得到的板带材进行固溶处理，得到固溶态板带材；
(e)将所述步骤(d)得到的的固溶态板带材依次进行一次冷轧和再结晶退火，得到退火态板带材；
(f)将所述步骤(e)得到的退火态板带材依次进行二次冷轧和低温去应力退火，得到高强度高折弯性铜镍硅合金。
优选地，所述步骤(a)中熔炼的温度为1280-1350℃，铸造的温度为1290～1340℃。
优选地，所述步骤(b)中均匀化退火的温度为850～880℃，均匀化退火的时间为7～9小时。
优选地，所述步骤(c)中热轧的温度为900～930℃，热轧的总变形量为70～80％。
优选地，所述步骤(d)中固溶处理的温度为940～960℃，固溶处理的时间为0.5～1.5小时。
优选地，所述步骤(e)中一次轧制的总变形量为30～40％，再结晶退火的温度为475～500℃，再结晶退火的保温时间为1～2小时。
优选地，所述步骤(f)中二次冷轧的总变形量为50～60％，低温去应力退火的温度为400～425℃，低温去应力退火的时间为2～4小时。
本发明提供了一种高强度高折弯性铜镍硅合金，按质量百分比计，包括：镍1～3％、硅0.2～0.7％、锌0.02～0.12％、磷0～0.01％以及余量的铜。本发明提供的高强度高折弯性铜镍硅合金通过添加一定量的镍起强化合金作用，一方面，镍原子与铜原子无限互溶，可以在合金中形成固溶强化，提高合金的强度；另一方面，镍原子会与硅原子形成纳米级金属间化合物Ni2Si相，提高导电率并通过沉淀强化提高合金的强度和折弯性能；硅元素可以与镍元素形成Ni2Si沉淀相，这些弥散分布的沉淀相可以提高合金的强度和折弯性能；锌元素的添加可以提高Ni2Si在铜基体中的扩散系数，促进了析出相的形核及长大，提高了合金的强度，并且锌元素可以抑制脆性较大的Cu2Sn金属间化合物层的形成，提高合金的折弯性能；磷元素会与镍元素反应生成Ni3P相，阻止亚晶界的移动，抑制晶粒的长大，细化晶粒，并且P原子会分布在析出相与基体的界面上，阻碍界面的迁移，进一步提高合金的强度和折弯性能。实施例的结果显示，本发明提供的高强度高折弯性铜镍硅合金抗拉强度460～780MPa，硬度150～240HV，导电率45～52％IACS，延伸率≥10％，180°折弯R/t＝0.5～1，具有良好的强度、硬度、导电率及折弯性能。
具体实施方式
本发明提供了一种高强度高折弯性铜镍硅合金，按质量百分比计，包括：镍1～3％、硅0.2～0.7％、锌0.02～0.12％、磷0～0.01％以及余量的铜。
按质量百分比计，本发明提供的高强度高折弯性铜镍硅合金包括镍1～3％，优选为2～3％，更优选为2.5～3％。在本发明中，镍原子能与铜原子无限互溶，可以在合金中形成固溶强化，提高合金的强度，并且，镍原子能与硅原子形成纳米级金属间化合物Ni2Si相，通过沉淀强化提高合金的强度；通过将镍元素的含量控制在上述范围内，既可以保证镍元素能够提高合金的强度，同时可以防止镍元素含量过高对合金的导电率造成影响。
按质量百分比计，本发明提供的高强度高折弯性铜镍硅合金包括硅0.2～0.7％，优选为0.4～0.7％，更优选为0.5～0.7％。在本发明中，硅元素可以与镍形成Ni2Si沉淀相，通过沉淀强化提高合金的强度，但过量的硅元素会严重降低合金的导电率，且会形成粗大的晶界相，严重降低合金的可加工性能及折弯性；通过将硅元素的含量控制在上述范围内，既可以保证硅元素能够提高合金的强度，同时可以防止硅元素含量过高对合金的折弯性和导电率造成影响。
按质量百分比计，本发明提供的高强度高折弯性铜镍硅合金包括锌0.02～0.12％，优选为0.04～0.1％，更优选为0.06～0.08％。在本发明中，锌元素可以提高Ni2Si在铜基体中的扩散系数，促进了析出相的形核及长大，提高了合金的强度，并且锌元素可以抑制脆性较大的Cu2Sn金属间化合物层的形成，提高合金的折弯性能，另外，锌元素在铜合金和焊料界面处形成偏聚层，影响Cu元素向焊料中扩散，同时抑制脆性较大的Cu2Sn金属间化合物层的形成，改善了铜合金与焊料的结合，可以提高合金的流动性及钎焊性；通过将锌元素的含量控制在上述范围内，既可以保证锌元素能够提高合金的强度和折弯性能，同时可以防止锌元素含量过高对合金的导电率造成影响。
按质量百分比计，本发明提供的高强度高折弯性铜镍硅合金包括磷0～0.01％，优选为0.001～0.01％，更优选为0.005～0.01％。在本发明中，磷元素可以与镍元素反应生成Ni3P相，该析出相可以阻止亚晶界的移动，抑制晶粒的长大，细化了晶粒，提高合金的强度和折弯性能，并且P原子会分布在析出相与基体的界面上，阻碍界面的迁移，进一步提高合金的强度；通过将磷元素的含量控制在上述范围内，既可以保证磷元素能够提高合金的强度和折弯性能，同时可以防止磷元素含量过高对合金的导电率造成影响。
本发明提供的高强度高折弯性铜镍硅合金中具有较低的镍、硅、锌和磷元素，且晶粒含有弥散分布的纳米级金属间化合物Ni2Si相，纳米级金属间化合物Ni2Si相尺寸小，使铜镍硅合金具有很好的抗拉强度和折弯性能，同时具有良好的导电率。
本发明还提供了上述技术方案所述高强度高折弯性铜镍硅合金的制备方法，包括以下步骤：
(a)将合金原料熔炼后进行铸造，得到铸坯；
(b)将所述步骤(a)得到的铸坯进行均匀化退火，得到锭坯；
(c)将所述步骤(b)得到的锭坯进行热轧，得到板带材；
(d)将所述步骤(c)得到的板带材进行固溶处理，得到固溶态板带材；
(e)将所述步骤(d)得到的的固溶态板带材依次进行一次冷轧和再结晶退火，得到退火态板带材；
(f)将所述步骤(e)得到的退火态板带材依次进行二次冷轧和低温去应力退火，得到高强度高折弯性铜镍硅合金。
本发明将合金原料熔炼后进行铸造，得到铸坯。
在本发明中，所述合金原料优选包括电解铜(99.9％)、纯镍(99.9％)、纯硅(99.9％)、纯锌(99.9％)和铜磷中间合金。
本发明对所述合金原料的具体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。本发明采用上述合金原料能够降低铜镍硅合金中杂质的含量，进一步提高合金的性能。
在本发明中，所述熔炼的温度优选为1280-1350℃，更优选为1290-1340℃。在本发明中，所述熔炼的装置优选为工频感应电炉。
在本发明中，所述熔炼优选包括以下步骤：
1)将电解铜、纯镍、铜磷中间合金、纯硅、纯锌依次加入到工频感应电炉中，加热至熔体完全熔化，得到铜熔液；
2)对所述步骤1)得到的铜熔液依次进行保温、搅拌和静置后出炉，得到合金熔体。
在本发明中，所述保温的时间优选为10～20min，更优选为15min；所述保温的温度优选与熔炼的温度相同。本发明将保温的时间控制在上述范围内，可以保证加入的合金元素充分熔化。
在本发明中，所述静置的时间优选为3～7min，更优选为5min。
在本发明中，所述铸造的温度优选为1250～1300℃，更优选为1275～1300℃。本发明将铸造的温度控制在上述范围内，可以得到符合性能要求的铸坯。
在本发明中，所述铸造优选为水平连铸。
得到合金铸坯后，本发明将所述合金铸坯进行均匀化退火，得到锭坯。
在本发明中，所述均匀化退火的温度优选为850～880℃，更优选为875～880℃；所述均匀化退火的时间优选为7～9小时，更优选为8h。本发明通过均匀化退火可以消除合金元素在晶界处的偏析，改善合金成分及组织的均匀性，有利于后续形变热处理。
在本发明中，所述均匀化退火的冷却方式优选为先风冷至300℃，然后进行风冷加水冷。
得到合金锭坯后，本发明将所述合金锭坯进行热轧，得到板带材。
在本发明中，所述热轧的温度优选为900～930℃，更优选为920～930℃；所述热轧的保温时间优选为2～4小时，更优选为3小时；所述热轧的总变形量优选为70～80％，更优选为75％。本发明通过热轧可以消除合金铸态组织，使合金组织更加均匀。
得到板带材后，本发明将所述板带材进行固溶处理，得到固溶态板带材。
本发明优选在热轧完成后不进行冷却，直接将所述板带材升温至固溶处理的温度进行固溶处理。本发明对所述升温至固溶温度的升温速率没有特殊限定，采用本领域常规的升温速率即可。
在本发明中，所述固溶处理的温度优选为940～960℃，更优选为950℃；所述固溶处理的时间优选为0.5～1.5小时，更优选为1小时。本发明通过固溶处理能够使合金元素充分溶解至基体内，形成过饱和固溶体。
在本发明中，所述固溶处理的冷却方式优选为水淬。
得到固溶态板带材后，本发明将所述固溶态板带材依次进行一次冷轧和再结晶退火，得到退火态板带材。
在本发明中，所述一次轧制的总变形量优选为30～40％，更优选为35％；本发明通过进行一次轧制可以在合金中引入大量位错，这些位错不仅能够起到加工硬化作用，还能促进析出相析出，提高合金强度。
在本发明中，所述再结晶退火的温度优选为475～500℃，更优选为490℃；所述再结晶退火的保温时间优选为1～2小时，更优选为1.5小时。本发明通过进行再结晶退火处理可以使固溶在基体中的合金元素析出，形成第二相，提高合金的强度及导电率。
在本发明中，所述再结晶退火的冷却方式优选为空冷。
得到退火态板带材后，本发明将所述退火态板带材依次进行二次冷轧和低温去应力退火，得到高强度高折弯性铜镍硅合金。
在本发明中，所述二次冷轧的总变形量优选为50～60％，更优选为55％。本发明通过进行二次冷轧可以进一步引入加工硬化，提高合金强度。
在本发明中，所述低温去应力退火的温度优选为400～425℃，更优选为410℃；所述低温去应力退火的时间优选为2～4小时，更优选为3小时。本发明通过进行低温去应力退火处理可以使基体中的合金元素充分析出，提高合金的导电率，同时也会引起合金织构改变，提高合金折弯性能。
在本发明中，所述低温去应力退火处理的冷却方式优选为空冷。
低温去应力退火完成后，本发明优选将所述低温去应力退火的产物进行表面清洗，得到高强度高折弯性铜镍硅合金。在本发明中，所述表面清洗的清洗溶液优选由硫酸、硝酸溶液、氯化铵络合剂和苯并三氮唑缓蚀剂组成。本发明对所述表面清理的具体操作没有特殊的限定，能够将铜镍硅合金表面的污渍去除即可。
本发明通过将合金铸坯在热轧之前进行均匀化退火，消除合金元素在晶界处的偏析，改善合金成分及组织的均匀性，有利于后续形变热处理；通过热轧可以消除合金铸态组织，使合金组织更加均匀；通过固溶处理使合金元素充分溶解至基体内，形成过饱和固溶体；通过控制各轧制过程中变形量来调控合金板带材的性能；通过对轧制后的合金进行热处理，可以调整其内部的组织结构；各形变热处理工艺之间具有明显的协同效果，可以相互激发，相互促进，从而进一步提高合金的性能。
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
一种高强度高折弯性铜镍硅合金，按质量百分比计，其组成为：镍1％、硅0.2％、锌0.02％、磷0.01％以及余量的铜；
所述高强度高折弯性铜镍硅合金的制备方法，由以下步骤组成：
(a)将合金原料进行熔炼和铸造，得到铸坯；所述合金原料为电解铜(99.9％)、纯镍(99.9％)、纯硅(99.9％)、纯锌(99.9％)和铜磷中间合金；所述熔炼为将电解铜、纯镍、铜磷中间合金、纯硅、纯锌依次加入到工频感应电炉中，加热到1280℃，至熔体完全熔化，得到铜熔液，对铜熔液进行保温，保温时间为15min、充分搅拌、静置5min后出炉，得到合金熔体；所述铸造为水平连铸，铸造温度为1250℃；
(b)将所述步骤(a)得到的铸坯进行均匀化退火，均匀化退火温度为850℃，均匀化退火保温时间为8h；先风冷至300℃，然后进行风冷加水冷得到锭坯；
(c)将所述步骤(b)得到的锭坯加热进行热轧，加热温度为900℃，保温时间为2h，热轧总加工率为70％，得到板带材；
(d)将所述步骤(c)得到的板带材直接加热至固溶处理的温度进行固溶处理，固溶处理的温度为950℃，固溶处理的保温时间为1小时；然后进行水淬，得到固溶态板带材；
(e)将所述步骤(d)得到的的固溶态板带材进行一次冷轧，冷轧总加工率为30％；对一次冷轧后的合金进行再结晶退火处理，再结晶退火的温度为475℃，再结晶退火的保温时间为1小时；然后进行空冷，得到退火态板带材；
(f)将所述步骤(e)得到的退火态板带材进行二次冷轧，二次冷轧的总变形量为50％；对二次冷轧后的合金进行低温去应力退火，低温去应力退火的温度为400℃，低温去应力退火的保温时间为2小时；然后进行空冷；对空冷结束后的合金进行表面清洗，得到高强度高折弯性铜镍硅合金。
实施例2
一种高强度高折弯性铜镍硅合金，按质量百分比计，其组成为：镍1％、硅0.2％、锌0.03％、磷0.01％以及余量的铜；
所述高强度高折弯性铜镍硅合金的制备方法，由以下步骤组成：
(a)将合金原料进行熔炼和铸造，得到铸坯；所述合金原料为电解铜(99.9％)、纯镍(99.9％)、纯硅(99.9％)、纯锌(99.9％)和铜磷中间合金；所述熔炼为将电解铜、纯镍、铜磷中间合金、纯硅、纯锌依次加入到工频感应电炉中，加热到1290℃，至熔体完全熔化，得到铜熔液，对铜熔液进行保温，保温时间为15min、充分搅拌、静置5min后出炉，得到合金熔体；所述铸造为水平连铸，铸造温度为1275℃；
(b)将所述步骤(a)得到的铸坯进行均匀化退火，均匀化退火温度为875℃，均匀化退火保温时间为8h；先风冷至300℃，然后进行风冷加水冷，得到锭坯；
(c)将所述步骤(b)得到的锭坯加热进行热轧，加热温度为910℃，保温时间为2h，热轧总加工率为70％，得到板带材；
(d)将所述步骤(c)得到的板带材直接加热至固溶处理的温度进行固溶处理，固溶处理的温度为950℃，固溶处理的保温时间为1小时；然后进行水淬，得到固溶态板带材；
(e)将所述步骤(d)得到的的固溶态板带材进行一次冷轧，冷轧总加工率为30％；对一次冷轧后的合金进行再结晶退火处理，再结晶退火的温度为500℃，再结晶退火的保温时间为1小时；然后进行空冷，得到退火态板带材；
(f)将所述步骤(e)得到的退火态板带材进行二次冷轧，二次冷轧的总变形量为50％；对二次冷轧后的合金进行低温去应力退火，低温去应力退火的温度为425℃，低温去应力退火的保温时间为2小时；然后进行空冷；对空冷结束后的合金进行表面清洗，得到高强度高折弯性铜镍硅合金。
实施例3
一种高强度高折弯性铜镍硅合金，按质量百分比计，其组成为：镍2％、硅0.4％、锌0.04％以及余量的铜；
所述高强度高折弯性铜镍硅合金的制备方法，由以下步骤组成：
(a)将合金原料进行熔炼和铸造，得到铸坯；所述合金原料为电解铜(99.9％)、纯镍(99.9％)、纯硅(99.9％)和纯锌(99.9％)；所述熔炼为将电解铜、纯镍、铜磷中间合金、纯硅、纯锌依次加入到工频感应电炉中，加热到1300℃，至熔体完全熔化，得到铜熔液，对铜熔液进行保温，保温时间为15min、充分搅拌、静置5min后出炉，得到合金熔体；所述铸造为水平连铸，铸造温度为1300℃；
(b)将所述步骤(a)得到的铸坯进行均匀化退火，均匀化退火温度为880℃，均匀化退火保温时间为8h；先风冷至300℃，然后进行风冷加水冷，得到锭坯；
(c)将所述步骤(b)得到的锭坯加热进行热轧，加热温度为920℃，保温时间为2h，热轧总加工率为70％，得到板带材；
(d)将所述步骤(c)得到的板带材直接加热至固溶处理的温度进行固溶处理，固溶处理的温度为950℃，固溶处理的保温时间为1小时；然后进行水淬，得到固溶态板带材；
(e)将所述步骤(d)得到的的固溶态板带材进行一次冷轧，冷轧总加工率为30％；对一次冷轧后的合金进行再结晶退火处理，再结晶退火的温度为475℃，再结晶退火的保温时间为1小时；然后进行空冷，得到退火态板带材；
(f)将所述步骤(e)得到的退火态板带材进行二次冷轧，二次冷轧的总变形量为50％；对二次冷轧后的合金进行低温去应力退火，低温去应力退火的温度为400℃，低温去应力退火的保温时间为2小时；然后进行空冷；对空冷结束后的合金进行表面清洗，得到高强度高折弯性铜镍硅合金。
实施例4
一种高强度高折弯性铜镍硅合金，按质量百分比计，其组成为：镍2％、硅0.4％、锌0.05％以及余量的铜；
所述高强度高折弯性铜镍硅合金的制备方法，由以下步骤组成：
(a)将合金原料进行熔炼和铸造，得到铸坯；所述合金原料为电解铜(99.9％)、纯镍(99.9％)、纯硅(99.9％)和纯锌(99.9％)；所述熔炼为将电解铜、纯镍、铜磷中间合金、纯硅、纯锌依次加入到工频感应电炉中，加热到1310℃，至熔体完全熔化，得到铜熔液，对铜熔液进行保温，保温时间为15min、充分搅拌、静置5min后出炉，得到合金熔体；所述铸造为水平连铸，铸造温度为1300℃；
(b)将所述步骤(a)得到的铸坯进行均匀化退火，均匀化退火温度为880℃，均匀化退火保温时间为8h；先风冷至300℃，然后进行风冷加水冷，得到锭坯；
(c)将所述步骤(b)得到的锭坯加热进行热轧，加热温度为930℃，保温时间为2h，热轧总加工率为70％，得到板带材；
(d)将所述步骤(c)得到的板带材直接加热至固溶处理的温度进行固溶处理，固溶处理的温度为950℃，固溶处理的保温时间为1小时；然后进行水淬，得到固溶态板带材；
(e)将所述步骤(d)得到的的固溶态板带材进行一次冷轧，冷轧总加工率为30％；对一次冷轧后的合金进行再结晶退火处理，再结晶退火的温度为500℃，再结晶退火的保温时间为1小时；然后进行空冷，得到退火态板带材；
(f)将所述步骤(e)得到的退火态板带材进行二次冷轧，二次冷轧的总变形量为50％；对二次冷轧后的合金进行低温去应力退火，低温去应力退火的温度为425℃，低温去应力退火的保温时间为2小时；然后进行空冷；对空冷结束后的合金进行表面清洗，得到高强度高折弯性铜镍硅合金。
实施例5
一种高强度高折弯性铜镍硅合金，按质量百分比计，其组成为：镍3％、硅0.7％、锌0.06％、磷0.01％以及余量的铜；
所述高强度高折弯性铜镍硅合金的制备方法，由以下步骤组成：
(a)将合金原料进行熔炼和铸造，得到铸坯；所述合金原料为电解铜(99.9％)、纯镍(99.9％)、纯硅(99.9％)、纯锌(99.9％)和铜磷中间合金；所述熔炼为为将电解铜、纯镍、铜磷中间合金、纯硅、纯锌依次加入到工频感应电炉中，加热到1320℃，至熔体完全熔化，得到铜熔液，对铜熔液进行保温，保温时间为15min、充分搅拌、静置5min后出炉，得到合金熔体；所述铸造为水平连铸，铸造温度为1300℃；
(b)将所述步骤(a)得到的铸坯进行均匀化退火，均匀化退火温度为880℃，均匀化退火保温时间为8h；先风冷至300℃，然后进行风冷加水冷，得到锭坯；
(c)将所述步骤(b)得到的锭坯加热进行热轧，加热温度为930℃，保温时间为2h，热轧总加工率为70％，得到板带材；
(d)将所述步骤(c)得到的板带材直接加热至固溶处理的温度进行固溶处理，固溶处理的温度为950℃，固溶处理的保温时间为1小时；然后进行水淬，得到固溶态板带材；
(e)将所述步骤(d)得到的的固溶态板带材进行一次冷轧，冷轧总加工率为30％；对一次冷轧后的合金进行再结晶退火处理，再结晶退火的温度为500℃，再结晶退火的保温时间为2小时；然后进行空冷，得到退火态板带材；
(f)将所述步骤(e)得到的退火态板带材进行二次冷轧，二次冷轧的总变形量为50％；对二次冷轧后的合金进行低温去应力退火，低温去应力退火的温度为425℃，低温去应力退火的保温时间为4小时；然后进行空冷；对空冷结束后的合金进行表面清洗，得到高强度高折弯性铜镍硅合金。
实施例6
一种高强度高折弯性铜镍硅合金，按质量百分比计，其组成为：镍3％、硅0.7％、锌0.07％以及余量的铜；
所述高强度高折弯性铜镍硅合金的制备方法，由以下步骤组成：
(a)将合金原料进行熔炼和铸造，得到铸坯；所述合金原料为电解铜(99.9％)、纯镍(99.9％)、纯硅(99.9％)和纯锌(99.9％)；所述熔炼为将电解铜、纯镍、铜磷中间合金、纯硅、纯锌依次加入到工频感应电炉中，加热到1330℃，至熔体完全熔化，得到铜熔液，对铜熔液进行保温，保温时间为15min、充分搅拌、静置5min后出炉，得到合金熔体；所述铸造为水平连铸，铸造温度为1200℃；
(b)将所述步骤(a)得到的铸坯进行均匀化退火，均匀化退火温度为880℃，均匀化退火保温时间为8h；先风冷至300℃，然后进行风冷加水冷，得到锭坯；
(c)将所述步骤(b)得到的锭坯加热进行热轧，加热温度为930℃，保温时间为2h，热轧总加工率为80％，得到板带材；
(d)将所述步骤(c)得到的板带材直接加热至固溶处理的温度进行固溶处理，固溶处理的温度为950℃，固溶处理的保温时间为1小时；然后进行水淬，得到固溶态板带材；
(e)将所述步骤(d)得到的的固溶态板带材进行一次冷轧，冷轧总加工率为40％；对一次冷轧后的合金进行再结晶退火处理，再结晶退火的温度为500℃，再结晶退火的保温时间为2小时；然后进行空冷，得到退火态板带材；
(f)将所述步骤(e)得到的退火态板带材进行二次冷轧，二次冷轧的总变形量为50％；对二次冷轧后的合金进行低温去应力退火，低温去应力退火的温度为425℃，低温去应力退火的保温时间为4小时；然后进行空冷；对空冷结束后的合金进行表面清洗，得到高强度高折弯性铜镍硅合金。
实施例7
一种高强度高折弯性铜镍硅合金，按质量百分比计，其组成为：镍2％、硅0.5％、锌0.06％、磷0.01％以及余量的铜；
所述高强度高折弯性铜镍硅合金的制备方法，由以下步骤组成：
(a)将合金原料进行熔炼和铸造，得到铸坯；所述合金原料为电解铜(99.9％)、纯镍(99.9％)、纯硅(99.9％)、纯锌(99.9％)和铜磷中间合金；所述熔炼为将电解铜、纯镍、铜磷中间合金、纯硅、纯锌依次加入到工频感应电炉中，加热到1340℃，至熔体完全熔化，得到铜熔液，对铜熔液进行保温，保温时间为15min、充分搅拌、静置5min后出炉，得到合金熔体；所述铸造为水平连铸，铸造温度为1275℃；
(b)将所述步骤(a)得到的铸坯进行均匀化退火，均匀化退火温度为880℃，均匀化退火保温时间为8h；先风冷至300℃，然后进行风冷加水冷，得到锭坯；
(c)将所述步骤(b)得到的锭坯加热进行热轧，加热温度为930℃，保温时间为2h，热轧总加工率为80％，得到板带材；
(d)将所述步骤(c)得到的板带材直接加热至固溶处理的温度进行固溶处理，固溶处理的温度为950℃，固溶处理的保温时间为1小时；然后进行水淬，得到固溶态板带材；
(e)将所述步骤(d)得到的的固溶态板带材进行一次冷轧，冷轧总加工率为40％；对一次冷轧后的合金进行再结晶退火处理，再结晶退火的温度为475℃，再结晶退火的保温时间为2小时；然后进行空冷，得到退火态板带材；
(f)将所述步骤(e)得到的退火态板带材进行二次冷轧，二次冷轧的总变形量为50％；对二次冷轧后的合金进行低温去应力退火，低温去应力退火的温度为400℃，低温去应力退火的保温时间为4小时；然后进行空冷；对空冷结束后的合金进行表面清洗，得到高强度高折弯性铜镍硅合金。
实施例8
一种高强度高折弯性铜镍硅合金，按质量百分比计，其组成为：镍1％、硅0.25％、锌0.12％以及余量的铜；
所述高强度高折弯性铜镍硅合金的制备方法，由以下步骤组成：
(a)将合金原料进行熔炼和铸造，得到铸坯；所述合金原料为电解铜(99.9％)、纯镍(99.9％)、纯硅(99.9％)和纯锌(99.9％)；所述熔炼为将电解铜、纯镍、铜磷中间合金、纯硅、纯锌依次加入到工频感应电炉中，加热到1350℃，至熔体完全熔化，得到铜熔液，对铜熔液进行保温，保温时间为15min、充分搅拌、静置5min后出炉，得到合金熔体；所述铸造为水平连铸，铸造温度为1275℃；
(b)将所述步骤(a)得到的铸坯进行均匀化退火，均匀化退火温度为880℃，均匀化退火保温时间为8h；先风冷至300℃，然后进行风冷加水冷，得到锭坯；
(c)将所述步骤(b)得到的锭坯加热进行热轧，加热温度为930℃，保温时间为2h，热轧总加工率为80％，得到板带材；
(d)将所述步骤(c)得到的板带材直接加热至固溶处理的温度进行固溶处理，固溶处理的温度为950℃，固溶处理的保温时间为1小时；然后进行水淬，得到固溶态板带材；
(e)将所述步骤(d)得到的的固溶态板带材进行一次冷轧，冷轧总加工率为40％；对一次冷轧后的合金进行再结晶退火处理，再结晶退火的温度为475℃，再结晶退火的保温时间为2小时；然后进行空冷，得到退火态板带材；
(f)将所述步骤(e)得到的退火态板带材进行二次冷轧，二次冷轧的总变形量为60％；对二次冷轧后的合金进行低温去应力退火，低温去应力退火的温度为400℃，低温去应力退火的保温时间为4小时；然后进行空冷；对空冷结束后的合金进行表面清洗，得到高强度高折弯性铜镍硅合金。
实施例9
一种高强度高折弯性铜镍硅合金，按质量百分比计，其组成为：镍2％、硅0.8％、锌0.1％、磷0.01％以及余量的铜；
所述高强度高折弯性铜镍硅合金的制备方法，由以下步骤组成：
(a)将合金原料进行熔炼和铸造，得到铸坯；所述合金原料为电解铜(99.9％)、纯镍(99.9％)、纯硅(99.9％)、纯锌(99.9％)和铜磷中间合金；所述熔炼为为将电解铜、纯镍、铜磷中间合金、纯硅、纯锌依次加入到工频感应电炉中，加热到1310℃，至熔体完全熔化，得到铜熔液，对铜熔液进行保温，保温时间为15min、充分搅拌、静置5min后出炉，得到合金熔体；所述铸造为水平连铸，铸造温度为1250℃；
(b)将所述步骤(a)得到的铸坯进行均匀化退火，均匀化退火温度为850℃，均匀化退火保温时间为8h；先风冷至300℃，然后进行风冷加水冷，得到锭坯；
(c)将所述步骤(b)得到的锭坯加热进行热轧，加热温度为900℃，保温时间为2h，热轧总加工率为80％，得到板带材；
(d)将所述步骤(c)得到的板带材直接加热至固溶处理的温度进行固溶处理，固溶处理的温度为950℃，固溶处理的保温时间为1小时；然后进行水淬，得到固溶态板带材；
(e)将所述步骤(d)得到的的固溶态板带材进行一次冷轧，冷轧总加工率为40％；对一次冷轧后的合金进行再结晶退火处理，再结晶退火的温度为475℃，再结晶退火的保温时间为1小时；然后进行空冷，得到退火态板带材；
(f)将所述步骤(e)得到的退火态板带材进行二次冷轧，二次冷轧的总变形量为60％；对二次冷轧后的合金进行低温去应力退火，低温去应力退火的温度为400℃，低温去应力退火的保温时间为2小时；然后进行空冷；对空冷结束后的合金进行表面清洗，得到高强度高折弯性铜镍硅合金。
实施例10
一种高强度高折弯性铜镍硅合金，按质量百分比计，其组成为：镍2％、硅0.6％、锌0.08％、磷0.01％以及余量的铜；
所述高强度高折弯性铜镍硅合金的制备方法，由以下步骤组成：
(a)将合金原料进行熔炼和铸造，得到铸坯；所述合金原料为电解铜(99.9％)、纯镍(99.9％)、纯硅(99.9％)、纯锌(99.9％)和铜磷中间合金；所述熔炼为为将电解铜、纯镍、铜磷中间合金、纯硅、纯锌依次加入到工频感应电炉中，加热到1310℃，至熔体完全熔化，得到铜熔液，对铜熔液进行保温，保温时间为15min、充分搅拌、静置5min后出炉，得到合金熔体；所述铸造为水平连铸，铸造温度为1250℃；
(b)将所述步骤(a)得到的铸坯进行均匀化退火，均匀化退火温度为850℃，均匀化退火保温时间为8h；先风冷至300℃，然后进行风冷加水冷，得到锭坯；
(c)将所述步骤(b)得到的锭坯加热进行热轧，加热温度为900℃，保温时间为2h，热轧总加工率为80％，得到板带材；
(d)将所述步骤(c)得到的板带材直接加热至固溶处理的温度进行固溶处理，固溶处理的温度为950℃，固溶处理的保温时间为1小时；然后进行水淬，得到固溶态板带材；
(e)将所述步骤(d)得到的的固溶态板带材进行一次冷轧，冷轧总加工率为40％；对一次冷轧后的合金进行再结晶退火处理，再结晶退火的温度为475℃，再结晶退火的保温时间为2小时；然后进行空冷，得到退火态板带材；
(f)将所述步骤(e)得到的退火态板带材进行二次冷轧，二次冷轧的总变形量为60％；对二次冷轧后的合金进行低温去应力退火，低温去应力退火的温度为400℃，低温去应力退火的保温时间为4小时；然后进行空冷；对空冷结束后的合金进行表面清洗，得到高强度高折弯性铜镍硅合金。
实施例1～10制备的铜镍硅合金的成分如表1所示：
表1实施例1～10制备的铜镍硅合金的成分
对实施例1～10制备出的铜镍硅合金进行抗拉强度、硬度、电导率和180°折弯性能的检测，具体检测方法如下：
抗拉强度：依据《GB/T228.2-2015金属材料拉伸试验》测量板材样品的拉伸性能。该试验在GM-205D型号万能拉伸机上进行，室温下拉伸速率设置为20mm/min；高温下，即100℃、150℃和200℃，拉伸速率设置为0.03mm/min，每种样品选取3个平行试样。
硬度：依据《GB/T4340.1-2009金属材料维氏硬度试验》测量板材样品的硬度。
电导率：将样品由120#磨至2000#，确保去掉氧化层，并保证样品平整。采用Sigma2008型号涡流电导率仪配有500HZ探头对不同状态的样品进行导电率测量，每个样品至少测量6个有效值后取平均值。
180°折弯：依据《GB/T232-2010金属材料弯曲试验方法》，进行180°弯曲性能试验。弯曲试验在三点支辊式弯曲试验机上进行，然后按照标准程序手工测量弯曲角，并通过宏图和图像处理确定相对弯曲半径。试验后，如果弯曲处有“桔皮”但没有开裂，则被认为是“可接受”；如有裂纹，将被视为“失效”或“不可接受”。
实施例1～10制备的铜镍硅合金的性能如表2所示：
表2实施例1～10制备的铜镍硅合金的性能
由表2中实施例1～10制备的高强度高折弯性铜镍硅合金性能可以明显看出，本发明方法制备的高强度高折弯性铜镍硅合金抗拉强度为460～780MPa，硬度为150～240HV，导电率为45～52％IACS，180°折弯R/t＝0.5～1。本发明提供的铜镍硅合金具有高强度、高硬度、高导电率、优异折弯性、低合金化等优点，被广泛应用于制造引线框架、接插件等电子器件。
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)
1.一种高强度高折弯性铜镍硅合金，按质量百分比计，包括：镍1～3％、硅0.2～0.7％、锌0.02～0.12％、磷0～0.01％以及余量的铜。
2.根据权利要求1所述的高强度高折弯性铜镍硅合金，其特征在于，按质量百分比计，所述高强度高折弯性铜镍硅合金包括：镍2～3％、硅0.4～0.7％、锌0.04～0.1％、磷0.001～0.01％以及余量的铜。
3.根据权利要求2所述的高强度高折弯性铜镍硅合金，其特征在于，按质量百分比计，所述高强度高折弯性铜镍硅合金包括：镍2.5～3％、硅0.5～0.7％、锌0.06～0.08％、磷0.005～0.01％以及余量的铜。
4.权利要求1～3任意一项所述高强度高折弯性铜镍硅合金的制备方法，包括以下步骤：
(a)将合金原料熔炼后进行铸造，得到铸坯；
(b)将所述步骤(a)得到的铸坯进行均匀化退火，得到锭坯；
(c)将所述步骤(b)得到的锭坯进行热轧，得到板带材；
(d)将所述步骤(c)得到的板带材进行固溶处理，得到固溶态板带材；
(e)将所述步骤(d)得到的的固溶态板带材依次进行一次冷轧和再结晶退火，得到退火态板带材；
(f)将所述步骤(e)得到的退火态板带材依次进行二次冷轧和低温去应力退火，得到高强度高折弯性铜镍硅合金。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(a)中熔炼的温度为1280-1350℃，铸造的温度为1250～1300℃。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(b)中均匀化退火的温度为850～880℃，均匀化退火的时间为7～9小时。
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(c)中热轧的温度为900～930℃，热轧的总变形量为70～80％。
8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(d)中固溶处理的温度为940～960℃，固溶处理的时间为0.5～1.5小时。
9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(e)中一次轧制的总变形量为30～40％，再结晶退火的温度为475～500℃，再结晶退火的保温时间为1～2小时。
10.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(f)中二次冷轧的总变形量为50～60％，低温去应力退火的温度为400～425℃，低温去应力退火的时间为2～4小时。
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