CN117327942B - 铜合金材料、用于制备其的方法及包含其的加热膜 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种铜合金材料、用于制备其的方法及包含其的加热膜。按重量百分比计，该铜合金材料包含以下组分：8.0~14.0%的Mn、1~3%的Ni，1~3%的Sn，0.1~0.8%的Si，0.1~0.5%的M元素，余量为Cu和不可避免的杂质元素。通过本发明的铜合金材料及用于制备其的方法实现了获得同时具有较高电阻率、较低硬度和较为优异的折弯性能的加热膜用铜合金材料的技术效果。

Description

铜合金材料、用于制备其的方法及包含其的加热膜

技术领域

本发明涉及铜合金材料领域，具体而言，涉及一种铜合金材料、用于制备其的方法及包含其的加热膜。

背景技术

电加热膜是以聚酰亚胺薄膜为外绝缘体，以金属箔材为内导电发热体，经高温高压热合而成，被广泛地应用于加热领域并能够获得相当高的温度控制精度。在民用领域通常应用于织物保暖测试仪、导热系数测定仪、恒温槽等方面。在汽车加热领域中能够获得相当高的温度控制精度，主要用于新能源汽车中的电池组低温保护，汽车烤漆房、点胶机器人、汽车车体及挡风玻璃化合物自动打胶设备电伴热或保持恒温等方面。此外也应用于电动船舶、户外通讯基站、储能电站和医疗仪器设备等领域。总的来说，其应用范围广泛。然而，随着环保要求的进一步提升以及技术的升级，现有技术中的加热膜用箔材的制备采用蚀刻工艺，且材料设计未考虑箔材成品态的硬度和折弯性，使得箔材的硬度较高，折弯性能差。箔材制备中的圆刀模切工艺要求在确保箔材具有较高电阻率的同时，具有较低的硬度和折弯性以使箔材适应该工艺的要求，而现有技术中的高电阻箔材并未满足此方面的要求。

例如，专利申请CN114959356A公布了一种新型高电阻率、低温漂的铜基精密电阻合金及其制备方法，该专利申请通过添加Mn、Ni、Sn和Fe来获得高电阻率材料，但是其中Mn、Ni含量相对较高，随着Mn和Ni含量的增加，合金的强度和硬度增加；且Mn越高，晶粒越容易细化，使得成品带箔材的强度和硬度相对较高，难以满足高电阻、低硬度的要求；同时Ni含量高也影响了材料的制造成本以及增加熔炼时吸气的几率。综上所述，现有的高电阻铜合金材料存在制备成本高、整体强度硬度较高，铸坯吸气几率高的问题，使得产品难以满足圆刀模切工艺所需要的低硬度，优异弯曲加工性的要求。

鉴于上述问题的存在，有必要研发一种在具有较高电阻率的同时，具有优异的弯曲加工性和满足圆刀模切工艺所需的低硬度的铜合金材料、用于制备其的方法及包含其的加热膜。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种铜合金材料、用于制备其的方法及包含其的加热膜，以解决现有技术中难以获得同时具有较高电阻率、较低硬度和较为优异的折弯性能的加热膜用铜合金材料的问题。

为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种铜合金材料，按重量百分比计，包含以下组分：8.0~14.0%的Mn、1~3%的Ni，1~3%的Sn，0.1~0.8%的Si，0.1~0.5%的M元素，余量为Cu和不可避免的杂质元素。

进一步地，按重量百分比计，该铜合金材料包含以下组分：9.0~13.0%的Mn、1.5~2.5%的Ni、1.5~2.5%的Sn，0.2~0.5%的Si，0.15~0.3%的M元素，余量为Cu和不可避免的杂质元素。

进一步地，M元素为Al、Fe、Zn中的一种及以上，优选Al、Fe、Zn中的两种及以上。

进一步地，所述铜合金材料的电阻率为700~800nΩ/m。

进一步地，所述铜合金材料在20~200℃下的电阻温度系数为10~15ppm/℃。

本发明的另一方面提供了一种用于制备上述铜合金材料的方法，包括以下步骤：

步骤S1，将电解铜、纯锡、CuMn中间合金、CuNi中间合金、CuSi中间合金、CuM中间合金按照以上限定的组分进行配料；

步骤S2，将电解铜、纯锡、CuMn中间合金、CuNi中间合金、CuSi中间合金、CuM中间合金进行熔炼和合金化，然后浇注，得到铜合金铸锭；

步骤S3，将所述铜合金铸锭进行轧制和退火，得到所述铜合金材料。

进一步地，所述合金化包括以下步骤：

将所述电解铜在熔炼后进行第一保温，在所述第一保温中依次加入CuNi中间合金、CuSi中间合金和纯锡，得到铜合金中间混合物；

将所述铜合金中间混合物进行第二保温，然后加入CuMn中间合金和CUMT中间合金，并进行第三保温；

优选地，所述第一保温的温度为1220~1250℃，所述第二保温的温度为1100~1200℃，时间为5~10min；所述第三保温的温度为1100~1150℃，时间为2~5min。

进一步地，按重量百分比计，所述CuMn中间合金包含30~40%的Mn，所述CuNi中间合金包含20~30%的Ni，所述CuSi中间合金包含20~30%的Si；优选地，所述电解铜为阴极电解铜，其中铜的重量百分含量为99.95~99.99%。

进一步地，所述轧制和退火包括以下步骤：

将所述铜合金铸锭进行加热，加热温度为800~850℃，保温时间为1~3h，然后在热轧机上进行7~9道次热轧，得到热轧坯料；

对所述热轧坯料进行粗轧，使得粗轧的坯料硬度达到220~240Hv，并进行第一次中间退火，然后进行精轧，使得精轧的坯料硬度达到240~260Hv，并进行第二次中间退火，然后进行留底轧制，并进行第三次成品退火，然后进行成品轧制，得到所述铜合金材料；

优选地，所述第一次中间退火的温度为550~650℃，保温时间为1~3h，所述第二次中间退火的温度为500~550℃，保温时间为1~3h，所述第三次成品退火的温度为700~750℃，保温时间为50~120s。

本发明的另一方面提供了一种加热膜，包含上述的铜合金材料，优选地，所述加热膜为聚酰亚胺加热膜。

应用本发明的技术方案，通过使用本发明的特定组分的铜合金材料，在进行高电阻铜合金的制备过程中，通过各元素的协同作用，能够获得电阻率在700~800nΩ/m的高电阻铜基合金，并兼顾了高电阻铜合金的可加工性和加工硬化效果，确保高电阻铜合金容易加工成带箔材。本发明的高电阻铜合金通过减少Mn和Ni元素的含量，减少加工硬化，并通过少量添加Si，在确保硬度不升高的同时提升电阻率，以及添加少量Sn、M等元素的协同作用，确保高电阻铜合金在相对较低退火温度下能够获得适当的硬度和良好的弯曲加工性，使得箔材在进行后续的圆刀模切时具有更好的加工性，并能够显著提升模具的寿命。本发明的高电阻铜合金带箔材在20~200℃范围内进行加热时，具有较为优异的电阻稳定性，能够确保合金箔材在应用到加热膜等部件时具有更为优异的电阻稳定效果，从而使得合金箔材具有高电阻、优异弯曲加工性、高温下电阻稳定等效果。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为根据本发明的制备铜合金材料的方法的流程图。

图2为实施例1获得的铜合金材料的表面组织的显微图片（1000X）。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本发明。

正如背景技术所描述的，现有技术中的加热膜用高电阻铜合金材料存在制备成本高、整体强度硬度较高，铸坯吸气几率高，使得产品难以满足圆刀模切工艺所需要的低硬度，优异弯曲加工性的要求的问题。为了解决上述技术问题，本申请提供了一种铜合金材料，按重量百分比计，所述铜合金材料包含以下组分：8.0~14.0%的Mn、1~3%的Ni，1~3%的Sn，0.1~0.8%的Si，0.1~0.5%的M元素，余量为Cu和不可避免的杂质元素。

通过使用本发明的特定组分的铜合金材料，在进行高电阻铜合金的制备过程中，通过各元素的共同作用，能够获得电阻率在700~800nΩ/m的高电阻铜基合金，并兼顾了高电阻铜合金的可加工性和加工硬化效果，确保高电阻铜合金容易加工成带箔材。本发明的高电阻铜合金通过减少Mn和Ni元素的含量，减少加工硬化，并通过少量添加Si，在确保硬度不升高的同时提升电阻率，以及添加少量Sn、M等元素的协同作用，确保高电阻铜合金在相对较低退火温度下能够获得适当的硬度和良好的弯曲加工性，使得箔材在进行后续的圆刀模切时具有更好的加工性，并能够显著提升模具的寿命。本发明的高电阻铜合金带箔材在20~200℃范围内进行加热时，具有较为优异的电阻稳定性，能够确保合金箔材在应用到加热膜等部件时具有更为优异的电阻稳定效果，从而使得合金箔材具有高电阻、优异弯曲加工性、高温下电阻稳定等效果。

当本发明的铜合金材料中Mn元素含量为8.0~14.0wt%时，显著改变了铜合金材料的自由电子密度和晶体结构，使自由电子数减少，不仅可以显著提高铜基体的电阻率，为制备高电阻率铜基合金奠定基础，同时该范围Mn元素含量的加热膜用高电阻铜合金材料的加工性较好，硬度适中，在相对较低温度下退火后带材可以软化到适合硬度，以适应圆刀模切工艺下的弯曲加工性，具有电阻率和弯曲加工性的综合平衡。若Mn元素含量低于8.0wt%，则会导致合金的电阻率较低，达不到高电阻的效果，Mn元素含量高于14.0wt%又会导致铜合金带箔材的加工性能下降、硬度较高，退火后难以降低带材的硬度，从而影响到带箔材的弯曲加工性。

在铜合金材料中添加特定含量的Ni和Si时，可以与Mn元素作用相似，使元素完全固溶到高电阻合金基体中，进一步提升合金的电阻率，且没有明显强化的效果，又可以提高合金组织稳定性的作用，同时使铜基体在高温退火时能够显著软化，降低铜基体的硬度。尤其是特定含量的Si元素，不仅可以显著增加铜材的电阻率，且在此特定范围内不会使铜基体的强度和硬度增加。

在铜合金材料中添加特定含量的Sn时，不仅可以与铜基体形成固溶体，显著增加合金电阻，同时在此特定范围的锡元素也不会存在偏析，同时可以稳定高电阻铜合金基体在高温退火时的硬度，确保最终成品态样品的强度和硬度控制在需要的范围内。

在一种优选的实施例中，所述铜合金材料包含以下组分：9.0~13.0%的Mn、1.5~2.5%的Ni、1.5~2.5%的Sn，0.2~0.5%的Si，0.15~0.3%的M元素，余量为Cu和不可避免的杂质元素。

当铜合金材料的组分在上述优选范围内时，可以使得Mn、Ni、Sn和Si以及M元素能够共同使高电阻铜合金的电阻率得到显著提升，并实现优异的高电阻率和弯曲加工性的最佳匹配，有利于获得具有进一步改善的电阻率、硬度和弯曲加工性的铜合金材料。

在一种优选的实施例中，M元素为Al、Fe、Zn中的一种及以上，优选Al、Fe、Zn中的两种及以上。

其中，当M元素为Al、Fe、Zn中的两种及以上时，M元素的含量是指Al、Fe、Zn中的两种及以上元素的总含量。

Al、Fe、Zn元素也可提升加热膜用高电阻铜合金材料的电阻率，其含量过低会导致上述合金元素对高电阻铜合金基体的电阻率提升效果不显著，含量过高又会导致高电阻铜合金基体强度和硬度提升过快，且铸造和加工难度加大。此外，当M元素为Al、Fe、Zn中的两种及以上时，有利于获得具有进一步改善的电阻率、硬度和弯曲加工性的铜合金材料。

本发明通过控制高电阻铜合金材料中的Mn、Ni、Sn、Si以及Al、Fe、Zn元素含量在特定范围内，通过这些合金元素的协同作用，避免了高电阻铜合金铸坯出现吸气，也实现了高电阻铜合金材料电阻率与弯曲加工性的最优平衡。同时这些元素在基体中均完全固溶于基体中，有效地改善成分不均以及形成第二相导致电阻率降低的问题。提高高电阻铜合金材料在加热领域精准温度控制的效果，便于其在民用加热、汽车加热、电动船舶、户外通讯基站、储能电站和医疗仪器设备等领域加热的应用需要。

在一种优选的实施例中，所述铜合金材料的电阻率为700~800nΩ/m。

在一种优选的实施例中，所述铜合金材料的成品态合金硬度为100~120HV，且180°折弯不开裂次数≥3次。

在一种优选的实施例中，所述铜合金材料在20~200℃下的电阻温度系数为10~15ppm/℃。

如上所述，本发明的铜合金材料具有适用于新能源汽车用PI加热膜的较高的电阻率和较低的电阻温度系数，并且具有适用于加热膜加工的适当的硬度和弯曲加工性。

本发明的另一个方面提供了一种用于制备上述铜合金材料的方法，包括以下步骤：

步骤S1，将电解铜、纯锡、CuMn中间合金、CuNi中间合金、CuSi中间合金、CuM中间合金按照以上限定的组分进行配料；

步骤S2，将电解铜、纯锡、CuMn中间合金、CuNi中间合金、CuSi中间合金、CuM中间合金进行熔炼和合金化，然后浇注，得到铜合金铸锭；

步骤S3，将所述铜合金铸锭进行轧制和退火，得到所述铜合金材料。

本发明依照上述铜合金材料的成分限定，将铜合金材料的原料按照加料顺序进行加料和熔化，并进行熔炼和合金化，从而得到满足成分限定范围的铜合金熔体。本发明综合考虑各合金元素在特定含量范围内时，各合金元素的相互作用、吸气因素以及固溶情况，实现了各合金元素在铜合金材料中的完全固溶，同时避免了高电阻铜合金熔体因熔炼温度过高而存在吸气等铸造缺陷的问题，获得高品质的铜合金铸锭。

在一种优选的实施例中，所述合金化包括以下步骤：

将所述电解铜在熔炼后进行第一保温，在所述第一保温中依次加入CuNi中间合金、CuSi中间合金和纯锡，得到铜合金中间混合物；

将所述铜合金中间混合物进行第二保温，然后加入CuMn中间合金和CuM中间合金，并进行第三保温；

优选地，所述第一保温的温度为1220~1250℃，所述第二保温的温度为1100~1200℃，时间为5~10min；所述第三保温的温度为1100~1150℃，时间为2~5min。

在本发明的合金化过程中，根据合金元素的特性、熔点和烧损情况等，确定各合金原料的加料顺序和熔炼温度及时间，从而可以使Mn、Ni、Sn、Si、Fe、Al和Zn等元素更好的熔化到铜熔体当中，减少熔炼时间，避免合金熔体的吸气，获得成分均匀分布的铜合金熔体，得到成分可控、内部质量优良的铜合金铸锭。其中，对于第一保温，由于电解铜完全熔化后还未加入其他元素进行合金化，此时主要需要保证保温温度在上述范围内，而保温时间可以由本领域技术人员适当调整；对于第二和第三保温，由于后续加入了合金元素进行合金化，需要考虑元素烧损、元素的合金化时间等因素，因此需要控制特定的保温时间，确保熔体质量稳定、铸坯成分的均匀稳定以及铸坯无铸造缺陷。

在一种优选的实施例中，所述CuMn中间合金包含30~40%的Mn，所述CuNi中间合金包含20~30%的Ni，所述CuSi中间合金包含20~30%的Si；优选地，所述电解铜为阴极电解铜，其中铜的重量百分含量为99.95~99.99%。

通过使用上述特定组分的合金原料，有利于降低Mn元素的烧损、实现Ni和Si元素的快速熔化以及使合金元素快速均匀分布到熔体当中。

在一种优选的实施例中，所述轧制和退火包括以下步骤：

将所述铜合金铸锭进行加热，加热温度为800~850℃，保温时间为1~3h，然后在热轧机上进行7~9道次热轧，得到热轧坯料；

对所述热轧坯料进行粗轧，使得粗轧的坯料硬度达到220~240Hv，并进行第一次中间退火，然后进行精轧，使得精轧的坯料硬度达到240~260Hv，并进行第二次中间退火，然后进行留底轧制，并进行第三次成品退火，然后进行成品轧制，得到所述铜合金材料；

优选地，所述第一次中间退火的温度为550~650℃，保温时间为1~3h，所述第二次中间退火的温度为500~550℃，保温时间为1~3h，所述第三次成品退火的温度为700~750℃，保温时间为50~120s。

上述热轧加热温度和高电阻铜合金铸坯特性更加匹配，可以获得最佳的热轧效果，上述保温时间可以进一步确保高电阻铜合金铸坯的组织更加均匀，同时又不恶化组织和后续的热加工性能，也能够进一步提供加热能效。并根据高电阻铜合金铸坯的特性选用上述的总加工道次。

为了进一步将热轧坯料进行冷轧至箔材，获得不降低合金电阻率，同时具有较为优异的弯曲加工性的高电阻铜合金箔材，需要优化带材的冷变形量和退火工艺，确保带材在冷变形过程中不出现裂纹、裂边等缺陷，同时在退火过程中确保带材能够发生再结晶软化，但又不使晶粒组织长大，使晶格畸变严重下降，导致合金材料电阻率降低。因此使用上述具体步骤和参数进行轧制和退火。其中，本领域技术人员能够通过轧制的目标硬度控制轧制的具体参数和过程。通过轧制和退火中各阶段的冷变形和热处理的协同控制，可以确保成品箔材具有较高电阻率的同时具有优异的弯曲加工性。若退火温度过高或者退火温度过长，则可能导致合金晶粒组织过于粗大，从而可能降低合金的电阻率；退火温度过低或退火时间不足又可能无法完成再结晶，使得硬度过大，影响合金后续的加工和成品带材的弯曲加工性。

在一种优选的实施例中，用于制备铜合金材料的方法包括以下步骤：

步骤S1，将电解铜、纯锡、CuMn中间合金、CuNi中间合金、CuSi中间合金、CuM中间合金按照以上限定的组分进行配料；

步骤S2，将电解铜依次进行熔炼和第一保温，在第一保温下依次加入CuNi中间合金、CuSi中间合金和纯锡，得到铜合金中间混合物；

步骤S3，将铜合金中间混合物进行第二保温，然后加入CuMn中间合金和CuM中间合金，并进行第三保温，最后浇铸冷却，得到铜合金铸锭；优选地，所述第一保温的温度为1220~1250℃，所述第二保温的温度为1100~1200℃，时间为5~10min；所述第三保温的温度为1100~1150℃，时间为2~5min；

步骤S4，将铜合金铸锭在加热炉内加热，加热温度为800~850℃，保温时间为1~3h，然后在热轧机上进行7~9道次热轧，得到热轧坯料；

步骤S5，将热轧坯料进行粗轧，使得粗轧的坯料硬度达到220~240Hv，并进行第一次中间退火，然后进行精轧，使得精轧的坯料硬度达到240~260Hv，并进行第二次中间退火，然后进行留底轧制，并进行第三次成品退火，然后进行成品轧制，得到所述铜合金材料；优选地，所述第一次中间退火的温度为550~650℃，保温时间为1~3h，所述第二次中间退火的温度为500~550℃，保温时间为1~3h，所述第三次成品退火的温度为700~750℃，保温时间为50~120s。

以下结合具体实施例对本申请作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本申请所要求保护的范围。

实施例1

通过以下步骤制备加热膜用高电阻铜合金材料。制备工艺流程为：成分设计与配料→熔化→合金化→铸造→热轧→粗轧→退火→精轧→退火→留底轧制→退火→成品带箔材，如图1所示。

步骤S1：按照表1中的成分对电解铜、纯锡、CuMn30中间合金、CuNi30中间合金、CuSi20中间合金、CuM中间合金进行进行配料；

步骤S2：将电解铜依次进行熔炼和第一保温，保温温度为1250℃，保温时间为15min，在第一保温条件下依次加入CuNi30中间合金、CuSi20中间合金和纯锡，得到铜合金中间混合物；

步骤S3，将铜合金中间混合物进行第二保温，保温温度为1150℃，然后加入CuMn30中间合金和CuM中间合金，并进行第三保温，第三保温的温度为1100℃，保温时间为5min，最后通过垂直半连续铸造浇铸冷却，得到加热膜用高电阻合金铸锭。

步骤S4，将高电阻合金铸锭在加热炉内加热，加热温度为800℃，保温时间为3h，然后在热轧机上进行7道次热轧，得到热轧坯料。

步骤S5，将热轧坯料进行粗轧，当轧制坯料硬度达到220Hv时，进行第一次中间退火，第一次中间退火温度为650℃，保温时间为1h；接着进行精轧，硬度控制在240Hv，进行第二次中间退火，第二次中间退火温度为550℃，保温时间为1h；然后进行留底轧制，进行第三次成品退火，第三次成品退火温度700℃，保温时间为120s，接着进行成品轧制获得95μm厚度的成品带箔材。

实施例2

通过以下步骤制备加热膜用高电阻铜合金材料。

步骤S1：按照表1中的成分对电解铜、纯锡、CuMn30中间合金、CuNi30中间合金、CuSi20中间合金、CuM中间合金进行进行配料；

步骤S2：将电解铜依次进行熔炼和第一保温，保温温度为1220℃，保温时间为12min，在第一保温条件下依次加入CuNi30中间合金、CuSi30中间合金和纯锡、，得到铜合金中间混合物；

步骤S3，将铜合金中间混合物进行第二保温，保温温度为1120℃，然后加入CuMn40中间合金和CuM中间合金，并进行第三保温，第三保温的温度为1100℃，保温时间为3min，最后通过垂直半连续铸造浇铸冷却，得到铜合金铸锭。

步骤S4，将铜合金铸锭在加热炉内加热，加热温度为850℃，保温时间为1h，然后在热轧机上进行9道次热轧，得到热轧坯料。

步骤S5，将热轧坯料进行粗轧，当轧制坯料硬度达到220Hv时，进行第一次中间退火，第一次中间退火温度为550℃，保温时间为3h；接着进行精轧，硬度控制在240Hv，进行第二次中间退火，第二次中间退火温度为520℃，保温时间为2h；然后进行留底轧制，进行第三次成品退火，第三次成品退火温度750℃，保温时间为50s，接着进行成品轧制获得75μm厚度的成品带箔材。

实施例3：通过以下步骤制备加热膜用高电阻铜合金材料。

步骤S1：按照表1中的成分对电解铜、纯锡、CuMn30中间合金、CuNi30中间合金、CuSi20中间合金、CuM中间合金进行进行配料；

步骤S2：将电解铜依次进行熔炼和第一保温，保温温度为1220℃，保温时间为10min，在第一保温条件下依次加入CuNi20中间合金、CuSi20中间合金和纯锡，得到铜合金中间混合物；

步骤S3，将铜合金中间混合物进行第二保温，保温温度为1100℃，然后加入CuMn40中间合金和CuM中间合金，并进行第三保温，第三保温的温度为1100℃，保温时间为2min，最后通过垂直半连续铸造浇铸冷却，得到铜合金铸锭。

步骤S4，将铜合金铸锭在加热炉内加热，加热温度为830℃，保温时间为2h，然后在热轧机上进行7道次热轧，得到热轧坯料。

步骤S5，将热轧坯料进行粗轧，当轧制坯料硬度达到230Hv时，进行第一次中间退火，第一次中间退火温度为600℃，保温时间为2h；接着进行精轧，硬度控制在240Hv，进行第二次中间退火，第二次中间退火温度为500℃，保温时间为3h；然后进行留底轧制，进行第三次成品退火，第三次成品退火温度720℃，保温时间为80s，接着进行成品轧制获得70μm厚度的成品带箔材。

实施例4：通过以下步骤制备加热膜用高电阻铜合金材料。

步骤S1：按照表1中的成分对电解铜、纯锡、CuMn30中间合金、CuNi30中间合金、CuSi20中间合金、CuM中间合金进行进行配料；

步骤S2：将电解铜依次进行熔炼和第一保温，保温温度为1220℃，保温时间为8min，在第一保温条件下依次加入CuNi30中间合金、CuSi30中间合金和纯锡，得到铜合金中间混合物；

步骤S3，将铜合金中间混合物进行第二保温，保温温度为1150℃，然后加入CuMn30中间合金和CuM中间合金，并进行第三保温，第三保温的温度为1120℃，保温时间为4min，最后通过垂直半连续铸造浇铸冷却，得到铜合金铸锭。

步骤S4，将铜合金铸锭在加热炉内加热，加热温度为840℃，保温时间为3h，然后在热轧机上进行7道次热轧，得到热轧坯料。

步骤S5，将热轧坯料进行粗轧，当轧制坯料硬度达到230Hv时，进行第一次中间退火，第一次中间退火温度为580℃，保温时间为2.5h；接着进行精轧，硬度控制在250Hv，进行第二次中间退火，第二次中间退火温度为530℃，保温时间为2.5h；然后进行留底轧制，进行第三次成品退火，第三次成品退火温度740℃，保温时间为70s，接着进行成品轧制获得90μm厚度的成品带箔材。

实施例5：通过以下步骤制备加热膜用高电阻铜合金材料。

步骤S1：按照高电阻合金组成进行配料，得到电解铜、纯锡、CuMn30中间合金、CuNi20中间合金、CuSi30中间合金、CuM中间合金；

步骤S2：将电解铜依次进行熔炼和第一保温，保温温度为1250℃，保温时间为5min，在第一保温条件下依次加入CuNi20中间合金、CuSi30中间合金和纯锡，得到铜合金中间混合物；

步骤S3，将铜合金中间混合物进行第二保温，保温温度为1150℃，然后加入CuMn30中间合金和CuM中间合金，并进行第三保温，第三保温的温度为1110℃，保温时间为5min，最后通过垂直半连续铸造浇铸冷却，得到铜合金铸锭。

步骤S4，将铜合金铸锭在加热炉内加热，加热温度为850℃，保温时间为1.5h，然后在热轧机上进行7道次热轧，得到热轧坯料。

步骤S5，将热轧坯料进行粗轧，当轧制坯料硬度达到240Hv时，进行第一次中间退火，第一次中间退火温度为620℃，保温时间为2.5h；接着进行精轧，硬度控制在250Hv，进行第二次中间退火，第二次中间退火温度为520℃，保温时间为2h；然后进行留底轧制，进行第三次成品退火，第三次成品退火温度700℃，保温时间为110s，接着进行成品轧制获得85μm厚度的成品带箔材。

实施例6：通过以下步骤制备加热膜用高电阻铜合金材料。

步骤S1：按照表1中的成分对电解铜、纯锡、CuMn30中间合金、CuNi30中间合金、CuSi20中间合金、CuM中间合金进行进行配料；

步骤S2：将电解铜依次进行熔炼和第一保温，保温温度为1230℃，保温时间为8min，在第一保温条件下依次加入CuNi30中间合金、CuSi30中间合金和纯锡，得到铜合金中间混合物；

步骤S3，将铜合金中间混合物进行第二保温，保温温度为1180℃，然后加入CuMn30中间合金和CuM中间合金，并进行第三保温，第三保温的温度为1150℃，保温时间为3min，最后通过垂直半连续铸造浇铸冷却，得到铜合金铸锭。

步骤S4，将铜合金铸锭在加热炉内加热，加热温度为840℃，保温时间为1.5h，然后在热轧机上进行7道次热轧，得到热轧坯料。

步骤S5，将热轧坯料进行粗轧，当轧制坯料硬度达到240Hv时，进行第一次中间退火，第一次中间退火温度为650℃，保温时间为3h；接着进行精轧，硬度控制在260Hv，进行第二次中间退火，第二次中间退火温度为550℃，保温时间为1h；然后进行留底轧制，进行第三次成品退火，第三次成品退火温度740℃，保温时间为70s，接着进行成品轧制获得60μm厚度的成品带箔材。

实施例7：通过以下步骤制备加热膜用高电阻铜合金材料。

步骤S1：按照表1中的成分对电解铜、纯锡、CuMn30中间合金、CuNi30中间合金、CuSi20中间合金、CuM中间合金进行进行配料；

步骤S2：将电解铜依次进行熔炼和第一保温，保温温度为1240℃，保温时间为6min，在第一保温条件下依次加入CuNi20中间合金、CuSi20中间合金和纯锡，得到铜合金中间混合物；

步骤S3，将铜合金中间混合物进行第二保温，保温温度为1200℃，然后加入CuMn40中间合金和CuM中间合金，并进行第三保温，第三保温的温度为1100℃，保温时间为2min，最后通过垂直半连续铸造浇铸冷却，得到铜合金铸锭。

步骤S4，将铜合金铸锭在加热炉内加热，加热温度为800℃，保温时间为3h，然后在热轧机上进行7道次热轧，得到热轧坯料。

步骤S5，将热轧坯料进行粗轧，当轧制坯料硬度达到220Hv时，进行第一次中间退火，第一次中间退火温度为630℃，保温时间为2h；接着进行精轧，硬度控制在250Hv，进行第二次中间退火，第二次中间退火温度为550℃，保温时间为2h；然后进行留底轧制，进行第三次成品退火，第三次成品退火温度700℃，保温时间为120s，接着进行成品轧制获得80μm厚度的成品带箔材。

实施例8：与实施例1的区别在于，步骤S5中，粗轧坯料硬度为240Hv时，进行第一次中间退火，精轧坯料硬度为260Hv，进行第二次中间退火。

实施例9：与实施例1的区别在于，铜合金材料的成分不同，见表1所示。

实施例10：与实施例6的区别在于，铜合金材料的成分不同，见表1所示。

实施例11

与实施例5的区别在于，铜合金材料的成分不同，见表1所示。

对比例1

与实施例1的区别在于，铜合金材料的成分不同，见表1所示。

对比例2

与实施例8的区别在于，铜合金材料的成分不同，见表1所示。

对比例3

步骤S1：按照表1中的成分对电解铜、纯锡、CuMn30中间合金、CuNi30中间合金、CuSi20中间合金、CuM中间合金进行进行配料；

步骤S2：将电解铜依次进行熔炼和第一保温，保温温度为1250℃，保温时间为10min，在第一保温条件下依次加入CuNi20中间合金、CuSi20中间合金和纯锡，得到铜合金中间混合物；

步骤S3，将铜合金中间混合物进行第二保温，保温温度为1200℃，然后加入CuMn40中间合金和CuM中间合金，并进行第三保温，第三保温的温度为1150℃，保温时间为2min，最后通过垂直半连续铸造浇铸冷却，得到铜合金铸锭。

步骤S4，将铜合金铸锭在加热炉内加热，加热温度为900℃，保温时间为1h，然后在热轧机上进行9道次热轧，得到热轧坯料。

步骤S5，将热轧坯料进行粗轧，当轧制坯料硬度达到220Hv时，进行第一次中间退火，第一次中间退火温度为630℃，保温时间为2h；接着进行精轧，硬度控制在250Hv，进行第二次中间退火，第二次中间退火温度为550℃，保温时间为2h；然后进行留底轧制，进行第三次成品退火，第三次成品退火温度700℃，保温时间为60s，接着进行成品轧制获得60μm厚度的成品带箔材。

对比例4

步骤S1：按照表1中的成分对电解铜、纯锡、CuMn30中间合金、CuNi30中间合金、CuSi20中间合金、CuM中间合金进行进行配料；

步骤S2：将电解铜依次进行熔炼和第一保温，保温温度为1300℃，保温时间为6min，在第一保温条件下依次加入CuNi20中间合金、CuSi20中间合金和纯锡，得到铜合金中间混合物；

步骤S3，将铜合金中间混合物进行第二保温，保温温度为1250℃，然后加入CuMn40中间合金和CuM中间合金，并进行第三保温，第三保温的温度为1100℃，保温时间为2min，最后通过垂直半连续铸造浇铸冷却，得到铜合金铸锭。

步骤S4，将铜合金铸锭在加热炉内加热，加热温度为900℃，保温时间为1h，然后在热轧机上进行7道次热轧，得到热轧坯料。

步骤S5，将热轧坯料进行粗轧，当轧制坯料硬度达到260Hv时，进行第一次中间退火，第一次中间退火温度为630℃，保温时间为2h；接着进行精轧，硬度控制在200Hv，进行第二次中间退火，第二次中间退火温度为550℃，保温时间为2h；然后进行留底轧制，进行第三次成品退火，第三次成品退火温度800℃，保温时间为60s，接着进行成品轧制获得100μm厚度的成品带箔材。

对比例5

与实施例1的区别在于，步骤S2和S3中，第一保温温度为1100℃，第二保温温度为1000℃，第三保温温度为1000℃；步骤S4中，加热温度为700℃；步骤S5中，当轧制坯料硬度达到200Hv时，进行第一次中间退火，第一次中间退火温度为500℃，精轧硬度控制在280Hv，第二次中间退火温度为600℃，第三次成品退火温度600℃。

表1：实施例和对比例中铜合金材料的成分（表中数值为重量百分比）

对以上实施例和对比例制备的铜合金材料进行性能测试。性能测试方法为：

维氏硬度：基于GB/T 4340.1-2009《金属材料 维氏硬度试验 第1部分：试验方法》测定。

电阻率：基于GB/T 351-2019《金属材料电阻率测量方法》测试。

180°折弯不开裂次数：基于GB T235-2013《金属材料薄板和薄带反复弯曲试验方法》制样和测定。

电阻温度系数：基于GB/T 6148-2005《精密电阻合金电阻温度系数测试方法》制样和测定。

上述测试的结果如表2所示。

表2：实施例和对比例的铜合金材料的性能

从以上的描述中，可以看出，通过本发明各实施例所添加的各合金元素的共同作用，能够满足高电阻铜基合金的要求，兼顾了高电阻铜基合金的高电阻率、可加工性和弯曲加工性的最佳匹配，确保了高电阻铜基合金在加热领域的应用。此外，由图2可以看出，在实施例1制备的铜合金材料中，合金元素完全固溶到基体中，未发现导致电阻率降低的析出相，且晶粒尺寸均匀稳定。

比较实施例1-11与对比例1-4可以看出，具有本发明的特定组分的铜合金材料具有较高电阻率、适当的硬度、优异的折弯性能和较低的电阻温度系数。比较实施例1-11与对比例4和5可以看出，根据本发明的用于制备铜合金材料的方法制备的铜合金材料具有较高电阻率、适当的硬度、优异的折弯性能和较低的电阻温度系数。比较实施例1-8和实施例9可以看出，具有本发明的优选组分的铜合金材料具有进一步改善的电阻率、硬度、折弯性能和电阻温度系数。比较实施例1-8和实施例10、11可以看出，当本发明的铜合金材料包含Al、Fe、Zn中的两种及以上时具有进一步改善的电阻率、硬度、折弯性能和电阻温度系数。

由此可知，与对比例进行比较，本发明各实施例通过控制加热膜用高电阻铜合金材料中的Mn、Ni、Si元素含量在特定范围，可减少加工硬化，并确保硬度不升同时提升电阻率，以及添加少量Sn、M等元素的协同作用，确保高电阻合金在相对较低退火温度下能够获得较低的硬度和较优的弯曲加工性，且不降低材料的电阻率，使得箔材在进行后续的圆刀模切时具有更好的加工性，从而能够显著提升模具的寿命。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里描述的那些以外的顺序实施。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种铜合金材料，其特征在于，按重量百分比计，所述铜合金材料包含以下组分：8.0~14.0%的Mn、1~3%的Ni，1~3%的Sn，0.1~0.8%的Si，0.1~0.5%的M元素，余量为Cu和不可避免的杂质元素，所述M元素为Al、Fe、Zn中的两种及以上，所述铜合金材料在20~200℃下的电阻温度系数为10~15ppm/℃。

2.根据权利要求1所述的铜合金材料，其特征在于，按重量百分比计，所述铜合金材料包含以下组分：9.0~13.0%的Mn、1.5~2.5%的Ni、1.5~2.5%的Sn，0.2~0.5%的Si，0.15~0.3%的M元素，余量为Cu和不可避免的杂质元素。

3.根据权利要求1或2所述的铜合金材料，其特征在于，所述铜合金材料的电阻率为700~800nΩ/m。

4.一种用于制备根据权利要求1-3中任一项所述的铜合金材料的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤S1，将电解铜、纯锡、CuMn中间合金、CuNi中间合金、CuSi中间合金、CuM中间合金按照权利要求1或2中限定的组分进行配料；

步骤S2，将电解铜、纯锡、CuMn中间合金、CuNi中间合金、CuSi中间合金、CuM中间合金进行熔炼和合金化，然后浇注，得到铜合金铸锭；

步骤S3，将所述铜合金铸锭进行轧制和退火，得到所述铜合金材料。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述合金化包括以下步骤：

将所述电解铜在熔炼后进行第一保温，在所述第一保温中依次加入CuNi中间合金、CuSi中间合金和纯锡，得到铜合金中间混合物；

将所述铜合金中间混合物进行第二保温，然后加入CuMn中间合金和CuM中间合金，并进行第三保温；

其中，所述第一保温的温度为1220~1250℃；所述第二保温的温度为1100~1200℃，时间为5~10min；所述第三保温的温度为1100~1150℃，时间为2~5min；

和/或

所述轧制和退火包括以下步骤：

将所述铜合金铸锭进行加热，加热温度为800~850℃，保温时间为1~3h，然后在热轧机上进行7~9道次热轧，得到热轧坯料；

对所述热轧坯料进行粗轧，使得粗轧的坯料硬度达到220~240Hv，并进行第一次中间退火，然后进行精轧，使得精轧的坯料硬度达到240~260Hv，并进行第二次中间退火，然后进行留底轧制，并进行第三次成品退火，然后进行成品轧制，得到所述铜合金材料；

其中，所述第一次中间退火的温度为550~650℃，保温时间为1~3h，所述第二次中间退火的温度为500~550℃，保温时间为1~3h，所述第三次成品退火的温度为700~750℃，保温时间为50~120s。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，按重量百分比计，所述CuMn中间合金包含30~40%的Mn，所述CuNi中间合金包含20~30%的Ni，所述CuSi中间合金包含20~30%的Si；和/或所述电解铜为阴极电解铜，其中铜的重量百分含量为99.95~99.99%。

7.一种加热膜，其特征在于，所述加热膜包含根据权利要求1-3中任一项所述的铜合金材料。