CN115838879B - 一种铜基合金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基合金及其制备方法和应用,属于有色金属加工技术领域。Sn、Zn可以防止析出相的析出和长大,提高铜基合金的抗折弯性能;In、Nd、Mg中的至少两种能够协同提高纳米强化粒子的耐热稳定性,提高合金的耐高温性能,同时防止析出相的析出和长大,提高抗折弯性能;Cr和Si会生成强化相Cr、Cr3Si,这些强化相的存在提高了铜基合金的耐高温性能,同时也会阻止织构的演变,提高合金的抗折弯性能;此外,本发明控制铜基合金纵向上的平均晶粒尺寸为5~10μm,提高了铜基合金的抗折弯性能,通过控制低∑CSL晶界的数量以及铜基合金中含有的(001)[100]织构能够同时提高铜基合金的耐高温和抗折弯性能。
Description
技术领域
本发明属于有色金属加工技术领域,具体涉及一种铜基合金及其制备方法和应用。
背景技术
高强高导铜合金的开发大体上经历了三个阶段:第一阶段,20世纪60年代,这时期一般采用不显著降低导电率的元素如Ag、Cd、As、Te、Rb等对铜进行合金化,这样获得的材料,导电率可保证在90%IACS以上,但强度等性能不够理想;第二阶段,70年代以后,开始选择固溶量少又能时效析出的强化相元素进行合金化,并采用形变热处理的方法促使固溶元素以纳米第二相质点充分析出,使导电率和强化效果协同提升,但其抗高温软化性能欠佳;第三阶段,80年代以后,在合金元素的选择方面,以节约贵重金属和不加有毒元素(Ag、Cd、As等元素)对铜进行合金化,主要研制含Cr、Zr、Ni、Si、Fe、Mg、Sn、Zn、P、RE、Ti等元素的铜合金,提高铜合金的耐高温软化能力,并注重制备工艺上的改进和创新。
目前,现有技术中以第三阶段制备的高强高导铜合金为主,但其耐高温性能和抗折弯性能仍较差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铜基合金及其制备方法和应用,本发明的铜基合金在确保高强高导性能的前提下具有良好的耐高温性能和抗折弯性能。
本发明提供了一种铜基合金,以质量百分比计,包括以下元素:
Cr 0.2~0.5%,Sn 0.2~0.4%,Zn 0.15~0.3%,Si 0.01~0.05%;
In 0.005~0.01%、Nd 0.005~0.01%和Mg 0.01~0.05%中的至少两种;
余量为Cu;
所述铜基合金的纵向晶粒的平均尺寸为5~10μm;
所述铜基合金中低∑CSL晶界数量占比为40~70%;
所述铜基合金中含有(001)[100]织构。
优选的,所述铜基合金中还含有(112)[11-1]织构、(110)[001]织构、(011)[2-11]织构、(123)[63-4]织构、(012)[100]织构和(124)[21-1]织构中的一种或多种。
优选的,所述铜基合金包括以下体积含量的织构:(001)[100]织构25~40%,(112)[11-1]织构5~10%,(110)[001]织构10~20%,(011)[2-11]织构10~20%,(123)[63-4]织构10~20%,(012)[100]织构10~20%,(124)[21-1]织构10~20%。
本发明还提供了上述方案所述铜基合金的制备方法,包括以下步骤:
对应铜基合金的元素组成,将含有各元素的制备原料进行熔炼,得到熔体;
将所述熔体依次进行铸造,热轧,第一冷轧,第一退火,第二冷轧,第二退火,第三冷轧,快速固溶处理,第四冷轧,时效处理,得到所述铜基合金;
所述快速固溶处理的温度为850~950℃,退火速度为30~50m/min;
所述时效处理的温度为300~500℃,退火速度为10~30m/min。
优选的,所述热轧的开轧温度为920~980℃,保温时间为4~6h,总加工率为85~95%,终轧温度为750~800℃。
优选的,所述第一冷轧和第二冷轧的轧制总加工率独立地为45~65%。
优选的,所述第一退火和第二退火的温度独立地为600~700℃,保温时间独立地为4~6h。
优选的,所述第三冷轧的轧制总加工率为40~60%;
所述第四冷轧的轧制总加工率为20~40%。
本发明还提供了上述方案所述的铜基合金或上述方案所述制备方法制备的铜基合金在引线框架中的应用。
本发明提供了一种铜基合金,以质量百分比计,包括以下元素:Cr 0.2~0.5%,Sn0.2~0.4%,Zn 0.15~0.3%,Si 0.01~0.05%;In 0.005~0.01%,Nd 0.005~0.01%和Mg 0.01~0.05%中的至少两种;余量为Cu;所述铜基合金的纵向上的平均晶粒尺寸为5~10μm;所述铜基合金中低∑CSL晶界数量占比为40~70%;所述铜基合金中含有(001)[100]织构。在本发明中,Sn、Zn可以防止析出相的析出和长大,提高铜基合金的抗折弯性能;In、Nd、Mg中的至少两种能够协同提高纳米强化粒子的耐热稳定性,提高合金的耐高温性能,同时防止析出相的析出和长大,提高抗折弯性能;Cr和Si会生成强化相Cr、Cr3Si,这些强化相的存在提高了铜基合金的耐高温性能,同时也会阻止织构的演变,提高合金的抗折弯性能;此外,本发明控制铜基合金纵向上的平均晶粒尺寸为5~10μm,提高了铜基合金的抗折弯性能,通过控制低∑CSL晶界的数量以及铜基合金中含有的(001)[100]织构能够同时提高铜基合金的耐高温和抗折弯性能。
实施例的结果表明,本发明制备的铜基合金的抗拉强度σb为600~700MPa,塑性伸长率δ为1~5%,导电率为65~75%IACS,高温软化温度为550~600℃,宏观板型稳定控制≤1.0I,化学蚀刻法后带材翘曲高度≤3mm,90°带材横纵方向R/t值≤0.5,带材表面不开裂,表明本发明的铜基合金具有高强、高导电率,同时具有良好的耐高温性能和抗折弯性能。
本发明的铜基合金与C19400(Cu-Fe-P)合金相比,具有更高的强度和导电性能;与C18150(Cu-Cr-Zr)合金相比,具有与其相媲美的耐高温性能的同时,具有优异的抗折弯性能,同时蚀刻后具有更加优异的表面性能和电镀性能,可以满足极大规模电路冲压和耐蚀引线框架对合金带材的使用需求。
具体实施方式
本发明提供了一种铜基合金,以质量百分比计,包括以下元素:
Cr 0.2~0.5%,Sn 0.2~0.4%,Zn 0.15~0.3%,Si 0.01~0.05%;
In 0.005~0.01%、Nd 0.005~0.01%和Mg 0.01~0.05%中的至少两种;
余量为Cu;
所述铜基合金的纵向晶粒的平均尺寸为5~10μm;
所述铜基合金中低∑CSL晶界数量占比为40~70%;
所述铜基合金中含有(001)[100]织构。
以质量百分比计,本发明所述铜基合金包括Cr 0.2~0.5%,优选为0.3~0.4%。
以质量百分比计,本发明所述铜基合金包括Sn 0.2~0.4%,优选为0.25~0.3%。
以质量百分比计,本发明所述铜基合金包括Zn 0.15~0.3%,优选为0.2~0.25%。在本发明中,Sn、Zn会防止析出相的析出和长大,从而提高抗折弯性能;Cr和Si会生成强化相Cr、Cr3Si,这些强化相的存在提高了铜基合金的耐高温性能,同时也会阻止织构的演变,提高合金的折弯性能。
以质量百分比计,本发明所述铜基合金包括Si 0.01~0.05%,优选为0.02~0.04%。
以质量百分比计,本发明所述铜基合金包括In 0.005~0.01%,Nd 0.005~0.01%和Mg 0.01~0.05%中的至少两种,更优选的,所述In的含量为0.006~0.008%;所述Nd的含量为0.006~0.008%;所述Mg的含量为0.02~0.03%。本发明中的In、Nd、Mg中的至少两种会协同提高纳米强化粒子的耐热稳定性,提高耐高温性能,防止析出相的析出和长大,提高抗折弯性能。
在本发明中,所述铜基合金的纵向晶粒的平均尺寸为5~10μm,优选为6~8μm;所述铜基合金中低∑CSL晶界数量占比为40~70%,优选为50~60%。在本发明中,所述低∑CSL晶界是指∑≤29的CSL晶界,∑:晶界两侧晶粒点阵重合位置密度的倒数。本发明通过控制低∑CSL晶界的数量提高了铜基合金的耐高温和折弯性能,通过控制纵向上的平均晶粒尺寸提高了铜基合金的折弯性能。
在本发明中,所述铜基合金中含有(001)[100]织构,还优选含有(112)[11-1]织构、(110)[001]织构、(011)[2-11]织构、(123)[63-4]织构、(012)[100]织构和(124)[21-1]织构中的一种或多种。在本发明中,所述铜基合金优选包括以下体积含量的织构:(001)[100]织构25~40%,(112)[11-1]织构5~10%,(110)[001]织构10~20%,(011)[2-11]织构10~20%,(123)[63-4]织构10~20%,(012)[100]织构10~20%,(124)[21-1]织构10~20%。本发明铜基合金中含有的(001)[100]织构也能提升折弯性能和耐高温性能。
本发明还提供了上述方案所述铜基合金的制备方法,包括以下步骤:
对应铜基合金的元素组成,将含有各元素的制备原料进行熔炼,得到熔体;
将所述熔体依次进行铸造,热轧,第一冷轧,第一退火,第二冷轧,第二退火,第三冷轧,快速固溶处理,第四冷轧,时效处理,得到所述铜基合金。
在本发明中,所述铜基合金的制备原料优选包括纯铟、铜钕和铜镁中的至少两种、电解铜、铜铬、纯锡、纯锌和铜硅中间合金。
在本发明中,各制备原料优选在覆盖剂和灼烧的木炭的保护下进行熔炼。本发明对于所述覆盖剂的种类及用量没有特殊的限定,采用本领域常规的覆盖剂避免Cr元素的氧化、清除夹杂即可。本发明对于所述灼烧的木炭用量没有特殊的限定,采用本领域常规的技术方案去除空气中的水蒸气,防止水蒸气在熔铸过程与熔体接触发生爆炸即可。
在本发明中,所述熔炼优选包括:将所述铜铬、纯锡、纯锌、铜硅中间合金添加到熔化的电解铜中,完全熔化后,再将纯铟、铜钕和铜镁三种合金中的至少两种添加至所得熔化合金中,最后依次添加覆盖剂和灼烧的木炭,待合金全部熔化后,通入氩气,搅拌,得到熔体。在本发明中,所述熔炼的温度优选为1280~1350℃,更优选为1300~1320℃。本发明对于进行所述熔炼的装置没有特殊的要求,采用本领域技术人员熟知的装置即可。具体的,在本发明实施例中在中频感应炉中进行熔炼。
得到熔体后,本发明将所述熔体进行铸造,得到铸坯。
在本发明中,将所述熔体进行铸造前,优选将所述熔体搅拌均匀后在铸造的温度下保温20min。在本发明中,所述铸造优选为半连续铸造。在本发明中,所述铸造的温度优选为1200~1260℃,更优选为1240~1250℃。在本发明中,所述铸造的速度优选为80~140mm/min,更优选为100~120mm/min;所述铸造的冷却强度优选为60~100m3/h,更优选为80~90m3/h。本发明对于所述铸造得到的铸坯的尺寸没有特殊的限定。具体的,在本发明实施例中,所述铸坯的厚×宽为190mm×620mm。
得到铸坯后,本发明将所述铸坯进行热轧,得到热轧坯。
在本发明中,所述热轧的开轧温度优选为920~980℃,更优选为950~960℃;保温时间优选为4~6h,更优选为4.5~5h;总加工率优选为85~95%,更优选为90~92%;终轧温度优选为750~800℃,更优选为760~780℃。
得到热轧坯后,本发明将所述热轧坯进行第一冷轧,得到第一冷轧坯。
所述第一冷轧前,本发明优选先对热轧坯进行铣面。本发明对于所述铣面没有特殊的要求,采用本领域技术人员熟知的方式将氧化层去除即可。
在本发明中,所述第一冷轧的轧制总加工率优选为45~65%,更优选为50~60%。本发明中的第一冷轧可以减薄和破碎晶粒组织,进一步优化合金的微观组织和性能。
得到第一冷轧坯后,本发明优选将所述第一冷轧坯进行第一退火,得到第一退火坯。在本发明中,所述第一退火的温度优选为600~700℃,更优选为650~680℃;保温时间优选为4~6h,更优选为4.5~5h。本发明中的第一退火可以提高合金塑性,为第二冷轧做好铺垫。
得到第一退火坯后,本发明将所述第一退火坯进行第二冷轧,得到第二冷轧坯。在本发明中,所述第二冷轧的轧制总加工率优选为45~65%,更优选为50~60%。本发明中的第二冷轧可以减薄和破碎晶粒组织,进一步优化合金的微观组织和性能。
得到第二冷轧坯后,本发明优选将所述第二冷轧坯进行第二退火,得到第二退火坯。在本发明中,所述第二退火的温度优选为600~700℃,更优选为650~680℃;保温时间优选为4~6h,更优选为4.5~5h。本发明中的第二退火可以提高合金塑性,为第三冷轧做好铺垫。
得到第二退火坯后,本发明优选将所述第二退火坯进行第三冷轧,得到第三冷轧坯。在本发明中,所述第三冷轧的轧制总加工率优选为40~60%,更优选为45~50%。本发明中的第三冷轧可以减薄和破碎晶粒组织,进一步优化合金的微观组织和性能。
得到第三冷轧坯后,本发明优选将所述第三冷轧坯进行快速固溶处理,得到快速固溶处理坯。在本发明中,所述快速固溶处理优选为在线快速固溶处理。在本发明中,所述固溶处理的固溶温度优选为850~950℃,更优选为880~900℃;退火速度优选为30~50m/min,更优选为40~45m/min。本发明的快速固溶处理可以让合金元素在高温环境下固溶到合金基体中,为后续时效的处理做好准备;在本发明的退火速度下完成固溶处理可以保证合金晶粒细小,有利于后续折弯性能的提升。
得到快速固溶处理坯后,本发明讲所述快速固溶处理坯进行第四冷轧,得到第四冷轧坯。在本发明中,所述第四冷轧的轧制总加工率优选为20~40%,更优选为30~35%。本发明中的第四冷轧可以减薄和破碎晶粒组织,进一步优化合金的微观组织和性能。
得到第四冷轧坯,本发明将所述第四冷轧坯进行时效处理,得到所述铜基合金。在本发明中,所述时效处理优选为在线时效处理。所述时效处理的温度优选为300~500℃,更优选为400~450℃;退火速度优选为10~30m/min,更优选为15~20m/min。本发明通过能够通过对温度及退火速度的控制,使之前固溶到合金中的合金元素有序的析出,形成细小、弥散分布的析出相,提高合金的强度、导电等综合性能。
时效处理后,本发明优选将所得时效处理坯进行拉弯矫,得到所述铜基合金。在本发明中,所述拉弯矫的张力优选为50~120N/m2,更优选为80~100N/m2。拉弯矫之后,本领域技术人员还可以根据实际情况进行分剪。本发明对于所述分剪没有特殊的要求,采用本领域技术人员熟知的方案即可。
本发明还提供了上述方案所述的铜基合金或上述方案所述制备方法制备的铜基合金在引线框架中的应用。
为了进一步说明本发明,下面结合实施例对本发明提供的铜基合金及其制备方法和应用进行详细地描述,但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
1.熔炼和铸造:在熔炼前,在中频感应炉中加入电解铜后待熔化后,再添加铜铬、纯锡、纯锌、铜硅中间合金,待以上材料熔化后,继续添加纯铟和铜钕两种合金,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的铸坯,其中合理铸造速度80mm/min,冷却强度60m3/h。
2.热轧:将上述合金铸坯放置步进炉加热至920℃,保温4h,热轧总加工率95%,终轧温度750℃。
3.第一冷轧:将上述热轧坯进行铣面,随后进行第一冷轧,轧制总加工率45%。
4.第一中间退火处理:将上述冷轧后的带材进行中间退火处理,退火温度600℃,保温时间4小时。
5.第二冷轧:将上述退火后带材进行第二冷轧,轧制总加工率65%。
6.第二中间退火处理:将上述冷轧后的带材进行中间退火处理,退火温度700℃,保温时间6小时。
7.第三冷轧:将上述退火后带材进行第三冷轧,轧制总加工率40%。
8.在线固溶处理:将上述冷轧后带材进行在线固溶处理,固溶温度850℃,退火速度30m/min。
9.第四冷轧:将上述固溶处理后带材进行第四冷轧,轧制总加工率20%。
10.在线时效处理:将上述冷轧后带材进行在线时效处理,时效处理温度300℃,退火速度30m/min。
11.拉弯矫:将上述时效处理后的带材进行拉弯矫直处理,张力50N/m2,得到铜基合金。铜基合金的成分详见表1.
对实施例1制得的铜基合金的组织和物理性能进行测试,结果如表2和表3。
实施例2
1.熔炼和铸造:在熔炼前,在中频感应炉中加入电解铜后待熔化后,再添加铜铬、纯锡、纯锌、铜硅中间合金,待以上材料熔化后,继续添加纯铟和铜钕两种合金,采用复合覆盖剂后再添加灼烧的木炭,将温度升至1350℃,待熔体完全熔化后,通入氩气,再均匀搅拌,铸造温度控制在1260℃,保温20min后进行半连续铸造成190mm×620mm的铸坯,其中合理铸造速度140mm/min,冷却强度100m3/h。
2.热轧:将上述合金铸坯放置步进炉加热至980℃,保温6h,热轧总加工率85%,终轧温度800℃。
3.第一冷轧:将上述热轧坯进行铣面,随后进行第一冷轧,轧制总加工率65%。
4.第一中间退火处理:将上述冷轧后的带材进行中间退火处理,退火温度700℃,保温时间6小时。
5.第二冷轧:将上述退火后带材进行第二冷轧,轧制总加工率45%。
6.第二中间退火处理:将上述冷轧后的带材进行中间退火处理,退火温度600℃,保温时间4小时。
7.第三冷轧:将上述退火后带材进行第三冷轧,轧制总加工率60%。
8.在线固溶处理:将上述冷轧后带材进行在线固溶处理,固溶温度950℃,退火速度50m/min。
9.第四冷轧:将上述固溶处理后带材进行第四冷轧,轧制总加工率40%。
10.在线时效处理:将上述冷轧后带材进行在线时效处理,时效处理温度500℃,退火速度10m/min。
11.拉弯矫:将上述时效处理后的带材进行拉弯矫直处理,张力120N/m2,得到铜基合金。铜基合金的成分详见表1。
对实施例2制得的铜基合金的组织和物理性能进行测试,结果如表2和表3。
实施例3
1.熔炼和铸造:在熔炼前,在中频感应炉中加入电解铜后待熔化后,再添加铜铬、纯锡、纯锌、铜硅中间合金,待以上材料熔化后,继续添加纯铟和铜镁两种合金,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的铸坯,其中合理铸造速度120mm/min,冷却强度80m3/h。
2.热轧:将上述合金铸坯放置步进炉加热至950℃,保温4h,热轧总加工率90%,终轧温度750℃。
3.第一冷轧:将上述热轧坯进行铣面,随后进行第一冷轧,轧制总加工率55%。
4.第一中间退火处理:将上述冷轧后的带材进行中间退火处理,退火温度650℃,保温时间4小时。
5.第二冷轧:将上述退火后带材进行第二冷轧,轧制总加工率50%。
6.第二中间退火处理:将上述冷轧后的带材进行中间退火处理,退火温度600℃,保温时间5小时。
7.第三冷轧:将上述退火后带材进行第三冷轧,轧制总加工率50%。
8.在线固溶处理:将上述冷轧后带材进行在线固溶处理,固溶温度900℃,退火速度40m/min。
9.第四冷轧:将上述固溶处理后带材进行第四冷轧,轧制总加工率30%。
10.在线时效处理:将上述冷轧后带材进行在线时效处理,时效处理温度400℃,退火速度20m/min。
11.拉弯矫:将上述时效处理后的带材进行拉弯矫直处理,张力70N/m2,得到铜基合金。铜基合金的成本详见表1。
对实施例3制得的铜基合金的组织和物理性能进行测试,结果如表2和表3。
实施例4
1.熔炼和铸造:在熔炼前,在中频感应炉中加入电解铜后待熔化后,再添加铜铬、纯锡、纯锌、铜硅中间合金,待以上材料熔化后,继续添加纯铟和铜镁两种合金,采用复合覆盖剂后再添加灼烧的木炭,将温度升至1320℃,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的铸坯,其中合理铸造速度100mm/min,冷却强度70m3/h。
2.热轧:将上述合金铸坯放置步进炉加热至940℃,保温5h,热轧总加工率85%,终轧温度750℃。
3.第一冷轧:将上述热轧坯进行铣面,随后进行第一冷轧,轧制总加工率45%。
4.第一中间退火处理:将上述冷轧后的带材进行中间退火处理,退火温度600℃,保温时间6小时。
5.第二冷轧:将上述退火后带材进行第二冷轧,轧制总加工率50%。
6.第二中间退火处理:将上述冷轧后的带材进行中间退火处理,退火温度650℃,保温时间4小时。
7.第三冷轧:将上述退火后带材进行第三冷轧,轧制总加工率50%。
8.在线固溶处理:将上述冷轧后带材进行在线固溶处理,固溶温度920℃,退火速度35m/min。
9.第四冷轧:将上述固溶处理后带材进行第四冷轧,轧制总加工率35%。
10.在线时效处理:将上述冷轧后带材进行在线时效处理,时效处理温度450℃,退火速度15m/min。
11.拉弯矫:将上述时效处理后的带材进行拉弯矫直处理,张力60N/m2,得到铜基合金。铜基合金的成本详见表1。
对实施例4制得的铜基合金的组织和物理性能进行测试,结果如表2和表3。
实施例5
1.熔炼和铸造:在熔炼前,在中频感应炉中加入电解铜后待熔化后,再添加铜铬、纯锡、纯锌、铜硅中间合金,待以上材料熔化后,继续添加铜钕和铜镁中间合金两种合金,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1250℃,保温20min后进行半连续铸造成190mm×620mm的铸坯,其中合理铸造速度120mm/min,冷却强度70m3/h。
2.热轧:将上述合金铸坯放置步进炉加热至950℃,保温5h,热轧总加工率85%,终轧温度770℃。
3.第一冷轧:将上述热轧坯进行铣面,随后进行第一冷轧,轧制总加工率50%。
4.第一中间退火处理:将上述冷轧后的带材进行中间退火处理,退火温度620℃,保温时间6小时。
5.第二冷轧:将上述退火后带材进行第二冷轧,轧制总加工率50%。
6.第二中间退火处理:将上述冷轧后的带材进行中间退火处理,退火温度620℃,保温时间5小时。
7.第三冷轧:将上述退火后带材进行第三冷轧,轧制总加工率50%。
8.在线固溶处理:将上述冷轧后带材进行在线固溶处理,固溶温度900℃,退火速度35m/min。
9.第四冷轧:将上述固溶处理后带材进行第四冷轧,轧制总加工率30%。
10.在线时效处理:将上述冷轧后带材进行在线时效处理,时效处理温度450℃,退火速度25m/min。
11.拉弯矫:将上述时效处理后的带材进行拉弯矫直处理,张力80N/m2,得到铜基合金。铜基合金的成本详见表1。
对实施例5制得的铜基合金的组织和物理性能进行测试,结果如表2和表3。
实施例6
1.熔炼和铸造:在熔炼前,在中频感应炉中加入电解铜后待熔化后,再添加铜铬、纯锡、纯锌、铜硅中间合金,待以上材料熔化后,继续添加铜钕和铜镁中间合金两种合金,采用复合覆盖剂后再添加灼烧的木炭,将温度升至1310℃,待熔体完全熔化后,通入氩气,再均匀搅拌,铸造温度控制在1220℃,保温20min后进行半连续铸造成190mm×620mm的铸坯,其中合理铸造速度90mm/min,冷却强度90m3/h。
2.热轧:将上述合金铸坯放置步进炉加热至960℃,保温6h,热轧总加工率90%,终轧温度770℃。
3.第一冷轧:将上述热轧坯进行铣面,随后进行第一冷轧,轧制总加工率45%。
4.第一中间退火处理:将上述冷轧后的带材进行中间退火处理,退火温度650℃,保温时间6小时。
5.第二冷轧:将上述退火后带材进行第二冷轧,轧制总加工率45%。
6.第二中间退火处理:将上述冷轧后的带材进行中间退火处理,退火温度650℃,保温时间5小时。
7.第三冷轧:将上述退火后带材进行第三冷轧,轧制总加工率60%。
8.在线固溶处理:将上述冷轧后带材进行在线固溶处理,固溶温度910℃,退火速度40m/min。
9.第四冷轧:将上述固溶处理后带材进行第四冷轧,轧制总加工率30%。
10.在线时效处理:将上述冷轧后带材进行在线时效处理,时效处理温度450℃,退火速度25m/min。
11.拉弯矫:将上述时效处理后的带材进行拉弯矫直处理,张力90N/m2,得到铜基合金。铜基合金的成本详见表1。
对实施例6制得的铜基合金的组织和物理性能进行测试,结果如表2和表3。
实施例7
1.熔炼和铸造:在熔炼前,在中频感应炉中加入电解铜后待熔化后,再添加铜铬、纯锡、纯锌、铜硅中间合金,待以上材料熔化后,继续添加铜钕和铜镁中间合金两种合金,采用复合覆盖剂后再添加灼烧的木炭,将温度升至1320℃,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的铸坯,其中合理铸造速度110mm/min,冷却强度80m3/h。
2.热轧:将上述合金铸坯放置步进炉加热至960℃,保温6h,热轧总加工率90%,终轧温度780℃。
3.第一冷轧:将上述热轧坯进行铣面,随后进行第一冷轧,轧制总加工率60%。
4.第一中间退火处理:将上述冷轧后的带材进行中间退火处理,退火温度620℃,保温时间6小时。
5.第二冷轧:将上述退火后带材进行第二冷轧,轧制总加工率50%。
6.第二中间退火处理:将上述冷轧后的带材进行中间退火处理,退火温度650℃,保温时间5小时。
7.第三冷轧:将上述退火后带材进行第三冷轧,轧制总加工率40%。
8.在线固溶处理:将上述冷轧后带材进行在线固溶处理,固溶温度920℃,退火速度35m/min。
9.第四冷轧:将上述固溶处理后带材进行第四冷轧,轧制总加工率20%。
10.在线时效处理:将上述冷轧后带材进行在线时效处理,时效处理温度400℃,退火速度25m/min。
11.拉弯矫:将上述时效处理后的带材进行拉弯矫直处理,张力100N/m2,得到铜基合金。铜基合金的成本详见表1。
对实施例7制得的铜基合金的组织和物理性能进行测试,结果如表2和表3。
实施例8
1.熔炼和铸造:在熔炼前,在中频感应炉中加入电解铜后待熔化后,再添加铜铬、纯锡、纯锌、铜硅中间合金,待以上材料熔化后,继续添加铜钕中间合金和纯铟两种合金,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的铸坯,其中合理铸造速度120mm/min,冷却强度90m3/h。
2.热轧:将上述合金铸坯放置步进炉加热至960℃,保温4h,热轧总加工率85%,终轧温度780℃。
3.第一冷轧:将上述热轧坯进行铣面,随后进行第一冷轧,轧制总加工率65%。
4.第一中间退火处理:将上述冷轧后的带材进行中间退火处理,退火温度650℃,保温时间6小时。
5.第二冷轧:将上述退火后带材进行第二冷轧,轧制总加工率55%。
6.第二中间退火处理:将上述冷轧后的带材进行中间退火处理,退火温度650℃,保温时间5小时。
7.第三冷轧:将上述退火后带材进行第三冷轧,轧制总加工率50%。
8.在线固溶处理:将上述冷轧后带材进行在线固溶处理,固溶温度910℃,退火速度40m/min。
9.第四冷轧:将上述固溶处理后带材进行第四冷轧,轧制总加工率30%。
10.在线时效处理:将上述冷轧后带材进行在线时效处理,时效处理温度400℃,退火速度25m/min。
11.拉弯矫:将上述时效处理后的带材进行拉弯矫直处理,张力110N/m2,得到铜基合金。铜基合金的成本详见表1。
对实施例8制得的铜基合金的组织和物理性能进行测试,结果如表2和表3。
实施例9
1.熔炼和铸造:在熔炼前,在中频感应炉中加入电解铜后待熔化后,再添加铜铬、纯锡、纯锌、铜硅中间合金,待以上材料熔化后,继续添加铜镁中间合金和纯铟两种合金,采用复合覆盖剂后再添加灼烧的木炭,将温度升至1310℃,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的铸坯,其中合理铸造速度100mm/min,冷却强度80m3/h。
2.热轧:将上述合金铸坯放置步进炉加热至940℃,保温4h,热轧总加工率95%,终轧温度780℃。
3.第一冷轧:将上述热轧坯进行铣面,随后进行第一冷轧,轧制总加工率55%。
4.第一中间退火处理:将上述冷轧后的带材进行中间退火处理,退火温度650℃,保温时间4小时。
5.第二冷轧:将上述退火后带材进行第二冷轧,轧制总加工率50%。
6.第二中间退火处理:将上述冷轧后的带材进行中间退火处理,退火温度650℃,保温时间4小时。
7.第三冷轧:将上述退火后带材进行第三冷轧,轧制总加工率40%。
8.在线固溶处理:将上述冷轧后带材进行在线固溶处理,固溶温度900℃,退火速度40m/min。
9.第四冷轧:将上述固溶处理后带材进行第四冷轧,轧制总加工率35%。
10.在线时效处理:将上述冷轧后带材进行在线时效处理,时效处理温度400℃,退火速度20m/min。
11.拉弯矫:将上述时效处理后的带材进行拉弯矫直处理,张力70N/m2,得到铜基合金。铜基合金的成本详见表1。
对实施例9制得的铜基合金的组织和物理性能进行测试,结果如表2和表3。
实施例10
1.熔炼和铸造:在熔炼前,在中频感应炉中加入电解铜后待熔化后,再添加铜铬、纯锡、纯锌、铜硅中间合金,待以上材料熔化后,继续添加铜钕中间合金和纯铟两种合金,采用复合覆盖剂后再添加灼烧的木炭,将温度升至1320℃,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的铸坯,其中合理铸造速度90mm/min,冷却强度80m3/h。
2.热轧:将上述合金铸坯放置步进炉加热至960℃,保温5h,热轧总加工率90%,终轧温度780℃。
3.第一冷轧:将上述热轧坯进行铣面,随后进行第一冷轧,轧制总加工率55%。
4.第一中间退火处理:将上述冷轧后的带材进行中间退火处理,退火温度650℃,保温时间6小时。
5.第二冷轧:将上述退火后带材进行第二冷轧,轧制总加工率55%。
6.第二中间退火处理:将上述冷轧后的带材进行中间退火处理,退火温度620℃,保温时间4小时。
7.第三冷轧:将上述退火后带材进行第三冷轧,轧制总加工率50%。
8.在线固溶处理:将上述冷轧后带材进行在线固溶处理,固溶温度920℃,退火速度340m/min。
9.第四冷轧:将上述固溶处理后带材进行第四冷轧,轧制总加工率30%。
10.在线时效处理:将上述冷轧后带材进行在线时效处理,时效处理温度400℃,退火速度20m/min。
11.拉弯矫:将上述时效处理后的带材进行拉弯矫直处理,张力90N/m2,得到铜基合金。铜基合金的成本详见表1。
对实施例10制得的铜基合金的组织和物理性能进行测试,结果如表2和表3。
表1实施例1~10的合金成分(wt%)
表2实施例1~10的合金微观组织形态特征
/>
表3实施例1~10的铜基合金的物理性能
/>
/>
尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述,但它仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部实施例,还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例,这些实施例都属于本发明保护范围。
Claims (9)
1.一种铜基合金,其特征在于,以质量百分比计,由以下元素组成:
Cr 0.2~0.5%,Sn 0.2~0.4%,Zn 0.15~0.3%,Si 0.01~0.05%;
In 0.005~0.01%、Nd 0.005~0.01%和Mg 0.01~0.05%中的至少两种;
余量为Cu;
所述铜基合金的纵向晶粒的平均尺寸为5~10μm;
所述铜基合金中低∑CSL晶界数量占比为40~70%;
所述铜基合金中含有(001)[100]织构;
所述铜基合金的制备方法,包括以下步骤:
对应铜基合金的元素组成,将含有各元素的制备原料进行熔炼,得到熔体;
将所述熔体依次进行铸造,热轧,第一冷轧,第一退火,第二冷轧,第二退火,第三冷轧,快速固溶处理,第四冷轧,时效处理,得到所述铜基合金;
所述快速固溶处理的温度为850~950℃,退火速度为30~50m/min;
所述时效处理的温度为300~500℃,退火速度为10~30m/min。
2.根据权利要求1所述的铜基合金,其特征在于,所述铜基合金中还含有(112)[11-1]织构、(110)[001]织构、(011)[2-11]织构、(123)[63-4]织构、(012)[100]织构和(124)[21-1]织构中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的铜基合金,其特征在于,所述铜基合金包括以下体积含量的织构:(001)[100]织构 25~40%,(112)[11-1]织构 5~10%,(110)[001]织构 10~20%,(011)[2-11]织构 10~20%,(123)[63-4]织构 10~20%,(012)[100]织构 10~20%,(124)[21-1]织构10~20%。
4.权利要求1~3任一项所述铜基合金的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
对应铜基合金的元素组成,将含有各元素的制备原料进行熔炼,得到熔体;
将所述熔体依次进行铸造,热轧,第一冷轧,第一退火,第二冷轧,第二退火,第三冷轧,快速固溶处理,第四冷轧,时效处理,得到所述铜基合金;
所述快速固溶处理的温度为850~950℃,退火速度为30~50m/min;
所述时效处理的温度为300~500℃,退火速度为10~30m/min。
5.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,所述热轧的开轧温度为920~980℃,保温时间为4~6h,总加工率为85~95%,终轧温度为750~800℃。
6.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,所述第一冷轧和第二冷轧的轧制总加工率独立地为45~65%。
7.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,所述第一退火和第二退火的温度独立地为600~700℃,保温时间独立地为4~6h。
8.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,所述第三冷轧的轧制总加工率为40~60%;
所述第四冷轧的轧制总加工率为20~40%。
9.权利要求1~3任一项所述的铜基合金或权利要求4~8任一项所述制备方法制备的铜基合金在引线框架中的应用。
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PB01 | Publication | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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