一種高強高導銅鋯合金及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于銅合金材料技術領域，具體地說是一種高強高導銅鋯合金及其制備方法。
【背景技術】
[0002]Cu-Zr系合金是一類應用較為廣泛的高強度高導電性能合金，目前廣泛應用于大規模集成電路用引線框架、電車及電力機車接觸線，電接觸合金等領域。引線框架銅合金作為大規模集成電路的主要材料，對其性能的要求也越來越高，但目前傳統合金或者抗拉強度不高，或者導電率和延伸率低，或者強度硬度低都存在很多問題，因此，迫切需要開發一種新型高強高導引線框架材料銅合金。

【發明內容】

[0003]本發明所要解決的技術問題是提供一種高強高導銅鋯合金及其制備方法，解決傳統銅鋯合金抗拉強度不高、導電率和延伸率低、強度硬度低等問題，以滿足引線框銅合金的要求。
[0004]本發明為解決上述技術問題所采用的技術方案是:一種高強高導銅鋯合金，所述的銅鋯合金由鋯、鎳、硅和銅組成，各組分占銅鋯合金總量的重量百分比為鋯0.H0.5%，鎳0.1%~0.5%，硅0.1-0.15%，銀0.2%~0.4%，余量為銅和不可避免的雜質元素。
[0005]—種高強高導銅鋯合金的制備方法，包括以下步驟:
步驟一、制備中間合金:將銅、鋯放入真空非自耗電極電弧熔煉爐內進行熔煉，抽真空至爐內壓強為5 X 10-2Pa，然后充入氬氣至爐內壓強為0.05MPa，加熱至1050~1100°C，熔煉0.5~lh，自然冷卻后得到Cu-Zr中間合金，備用；將銅、硅放入真空非自耗電極電弧熔煉爐內進行熔煉，抽真空至爐內壓強為5 X 10-2Pa，然后充入氬氣至爐內壓強為0.05MPa，加熱至1010~1040°C，熔煉0.5~lh，自然冷卻后得到Cu-Si中間合金，備用；
步驟二、熔煉、鑄模:將銅、鎳、銀以及步驟一制得的Cu-Zr中間合金和Cu-Si中間合金放入高頻真空熔煉爐內進行熔煉，抽真空至爐內壓強為5 X 10-2Pa，然后充入氮氣至爐內壓強為0.05MPa，控制熔煉溫度為1200~1300°C，熔融后注入鑄模，形成鑄錠，所述澆筑溫度控制在 1150-1200 0C ；
步驟三、熱擠壓:將步驟二得到的鑄錠加熱至850~950°C，保溫1~3小時，然后熱擠壓成棒材，擠壓比5~10: I，得到棒還；
步驟四、固溶處理:將步驟三得到的棒坯裝入熱處理爐中，在850~900攝氏度保溫1~2小時，然后進行水淬，得到合金備用；
步驟五、冷乳變形:將步驟四處理后的合金進行冷乳變形，變形量為40~80% ;
步驟六、時效處理和冷乳變形:將步驟五冷乳變形后的合金進行時效處理，時效溫度為450-5500C，保溫2~10小時，之后進行冷乳變形，變形量為20~80%，即制得高強高導銅鋯合金。
[0006]本發明所述步驟六中時效處理和冷乳變形的方法為:先在時效溫度450~500°C下保溫2~4小時，進行第一次冷乳變形，變形量為40~80% ;然后在時效溫度450~550°C下保溫2-4小時，再進行第二次冷乳變形，變形量為60~80%。
[0007]本發明所述步驟六中時效處理和冷乳變形的方法為:先在時效溫度450~500°C下保溫2小時，進行第一次冷乳變形，變形量為40%~60% ;之后在時效溫度460~500°C下保溫2?4小時，進行第二次冷乳變形，變形量為40?60% ;然后在時效溫度450~500°C下保溫2-4小時，再進行第三次冷乳變形，變形量為60%~80%。
[0008]本發明的有益效果是:(I)本發明在Cu-Zr合金的基礎上加入鎳、銀和硅，Cu與Zr能形成Cu5Zr非氧化物增強相；Ni與Si能形成Ni2Si非氧化物增強相，從而提高了合金的強度；由于N1、Si加入量過多也會影響合金的導電性，所以N1、Si的加入量為0.1?0.5%和0.1?0.15% ;銀的加入能夠大幅提高合金的導電率，也能同時提高合金的延伸率。
[0009](2)本發明的合金內部生成有Ni2Si和Cu5Zr非氧化物增強相。析出相的多少及其形狀、分布對該銅合金的最終性能有較大影響，由于析出相最易在晶界處形核，在制備步驟中，多次時效處理以及多次冷乳變形的操作方法，可以提高析出相的形核位置，析出相析出越多，越能提高合金的強度與導電率。
[0010](3)本發明通過限定合金的成分及其比例，使各成分綜合作用，顯著提高了合金材料的綜合性能，能較好的滿足引線框架等電子工業領域用材料對銅合金性能的要求。
[0011]因此，本發明具有制備過程簡單、工藝流程短、高強度、高導電性、高彈性、熱加工性能優良等特點，其抗拉強度可達688MPa。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發明各實施例合金的性能表。
【具體實施方式】
[0013]—種高強高導銅鋯合金，所述的銅鋯合金由鋯、鎳、硅和銅組成，各組分占銅鋯合金總量的重量百分比為鋯0.1%~0.5%，鎳0.1%~0.5%，硅0.1-0.15%，銀0.2%~0.4%，余量為銅和不可避免的雜質元素。
[0014]—種高強高導銅鋯合金的制備方法，包括以下步驟:
步驟一、制備中間合金:將銅、鋯放入真空非自耗電極電弧熔煉爐內進行熔煉，抽真空至爐內壓強為5X10 2Pa,然后充入氬氣至爐內壓強為0.05MPa，加熱至1050~1100°C，熔煉0.5~lh，自然冷卻后得到Cu-Zr中間合金，備用；將銅、硅放入真空非自耗電極電弧熔煉爐內進行熔煉，抽真空至爐內壓強為5X 10 2Pa,然后充入氬氣至爐內壓強為0.05MPa，加熱至1010~1040°C，熔煉0.5~lh，自然冷卻后得到Cu-Si中間合金，備用；
步驟二、熔煉、鑄模:將銅、鎳、銀以及步驟一制得的Cu-Zr中間合金和Cu-Si中間合金放入高頻真空熔煉爐內進行熔煉，抽真空至爐內壓強為5X10 2Pa,然后充入氮氣至爐內壓強為0.05MPa，控制熔煉溫度為1200~1300°C，熔融后注入鑄模，形成鑄錠，所述澆筑溫度控制在 1150-1200 0C ；
步驟三、熱擠壓:將步驟二得到的鑄錠加熱至850~950°C，保溫1~3小時，然后熱擠壓成棒材，擠壓比5~10:1，得到棒還； 步驟四、固溶處理:將步驟三得到的棒坯裝入熱處理爐中，在850~900攝氏度保溫1~2小時，然后進行水淬，得到合金備用；
步驟五、冷乳變形:將步驟四處理后的合金進行冷乳變形，變形量為40~80% ;
步驟六、時效處理和冷乳變形:將步驟五冷乳變形后的合金進行時效處理，時效溫度為450-5500C，保溫2~10小時，之后進行冷乳變形，變形量為20~80%，即制得高強高導銅鋯合金。
[0015]進一步，步驟六中時效處理和冷乳變形的方法為:先在時效溫度450~500°C下保溫2~4小時，進行第一次冷乳變形，變形量為40~80% ;然后在時效溫度450~550°C下保溫2-4小時，再進行第二次冷乳變形，變形量為60~80%。
[0016]進一步，步驟六中時效處理和冷乳變形的方法為:先在時效溫度450~500°C下保溫2小時，進行第一次冷乳變形，變形量為40%~60% ;之后在時效溫度460~500°C下保溫2?4小時，進行第二次冷乳變形，變形量為40?60% ;然后在時效溫度450~500°C下保溫2~4小時，再進行第三次冷乳變形，變形量為60%~80%。
[0017]進一步，步驟一中制備的Cu-Zr中間合金中元素含量為12%~18%的Zr，其余為Cu ；Cu-Si中間合金中元素含量為10%~15%的Si，其余為Cu。
[0018]進一步，步驟四中所述水淬的冷卻速率控制在175~190°C /s.實施例1
一種高強高導銅鋯合金，由以下重量百分比的組分組成，0.1%的鋯，0.1%的鎳，0.1%的硅，