[发明专利]一种高强高塑性铜合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属材料技术领域，特别涉及一种高强高导高塑性铜合金及其制备方法。

背景技术

国内外用于集成电路和半导体的引线框架材料分为铁镍合金（Fe42Ni）和铜合金两大类。铁镍合金的强度和软化温度很高，但电导率和热传导率很低，主要用于陶瓷和玻璃封装。铜合金由于优良的导电性和低廉的价格，铜合金引线框架的消耗已占总量的90%。

对引线框架，电子设备的各种端子，连接件等所使用的铜合金除了要求具备高强度和高导电外，更由于各种端子、连接器上引线数量的增加，小节距化的进展较快，要求电子部件具有高密度组装性和高可靠性。因此，对电子部件所使用的材料也提出了加工性能优良的要求。

这些合金中，CuNiSi时效硬化型合金是典型的代表性合金，其典型工艺为：铸锭-热轧-固溶处理-冷轧-时效处理。加工工艺的好坏直接影响产品的性能。

为了提高产品的性能，不少人提出添加不同微量元素的方法。这些微量元素的加入虽然在一定程度上改进了含金的性能，但由于没有改变合金的加工工艺，在强度和塑性上比较难达到预期效果。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，提供一种高强高塑性铜合金及其制备方法，该铜合金主要用于集成电路、特别是大规模和超大规模集成电路的框架以及电子产品接插件。

本发明的技术方案如下：

一种高强高塑性铜合金，按重量百分比计，包括成分为：Ni，1.5～4.5%；Si，0.5～0.8%;Ce，0.01～0.3%；Cr，0.01～0.1%;余量为铜和不可避免的杂质。

更好的配方为：按重量百分比计，包括成分为：Ni，2～4%；Si，0.4～0.6%;Ce，0.02～0.15%；Cr，0.02～0.06%;余量为铜和不可避免的杂质。

一种高强高塑性铜合金的制备方法，包括如下步骤： （1）配料：称取原材料，所述原材料中含有的金属成分及其重量百分比如下：       

Ni,1.5～4.5%；Si,0.5～0.8%；Ce,0.01～0.3%；Cr,0.01～0.1%；余量为铜；

（2）真空熔炼：将步骤（1）中称取的原材料放入真空熔炼设备中，在真空度为(1~5) ×10^-2Pa Pa,温度为1250-1300℃的条件下真空熔炼，形成铜合金熔体；

（3）浇铸：将步骤（2）中获得的铜合金熔体浇铸成扁锭；

（4）冷轧：将步骤（3）中获得的扁锭冷轧成厚度为0.8-2mm的带材；

（5）固溶处理：将步骤（4）中冷轧成的带材加热至850~950℃保温1~3个小时，然后快速水冷冷却至室温；

（6）二次冷轧：将步骤（5）中获得的带材冷轧成厚度为0.15-0.3mm的带材；

（7） 时效处理：将步骤（6）中获得的带材在420~500℃的温度下，时效处理1~5个小时。

所述配料步骤中的原材料包括：电解镍，其提供Ni元素；多晶硅，其提供Si元素；中间合金CuCe,其提供Ce（铈）元素和部分铜元素；中间合金CuCr,其提供Cr（铬）元素和部分铜元素；电解铜，其提供其余的铜元素。

所述真空熔炼设备是真空感应炉。

所述真空熔炼步骤操作如下：将电解铜、电解镍和多晶硅加入真空熔炼设备中，调节真空熔炼设备的真空度至(1~5) ×10^-2Pa，然后加热至1250℃~1300℃下保温20~30分钟，使电解铜、电解镍和多晶硅完全熔融；然后加入中间合金CuCe和CuCr,继续保温8~12分钟，形成铜合金熔体。

所述固溶处理和时效处理在氮气保护下进行。

本发明的有益技术效果是：

本发明在传统CuNiSi合金基体上加入微量Ce和Cr。Ce和Cr的结合，可阻碍加热CuNiSi时合金晶粒的长大，细化晶粒，从而可降低合金固溶处理后的硬度，使冷加工性能改善，提高合金时效后的抗拉强度和屈服强度。工艺处理中，采用先冷轧，再固溶处理，接着二次冷轧的处理方式，可以提高合金的塑性，即提高延伸率。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的具体实施方式做进一步说明。

实施例1

实施例1铜合金，按重量百分比计，包括的成分如下：Ni,2.0%；Si,0.6%；Ce,0.04%；Cr,0.01%；余量为铜和不可避免的杂质。

所述铜合金的制备方法如下：