[发明专利]高强度、高导电性铜合金以及由其制得的电导体

说明书

本发明的领域和背景：

本发明涉及铜合金及铜合金导体。铜一直是用于导电的主要材料。已开发了各种铜合金来克服元素铜的例如低强度和低弯曲寿命的缺陷。符合保持高导电性的高强度和高弯曲寿命是许多应用的重要要求。镉铜（合金C16200）和镉-铬-铜（合金C18135）是用作要求高强度的导体的两种传统铜合金。这些合金在最小限度地减少其导电性的同时提高了铜的强度，这是导体合金的重要平衡。然而，由于镉的危害性以及施加于包含该元素的材料的局限性，已发展替代合金以取代含镉的合金。现有技术中还包括Percon24品牌铜合金线，其由本发明的所有者制造，并在基于1997年9月12日递交的共同专利申请的它的美国专利6,053,994和6,063,217中被描述。那些线已经不含镉，与合金C18135类似，符合ASTM B624标准，且具有0.15-1.30重量百分比（w/o）的铬、0.01-0.15w/o的锆、余量为铜的组分，并且如在'217专利中所描述和要求保护的那样经特殊处理。

现有技术还包括铜与钴、磷、镍、硅、铬的合金的示例，其包括常常结合高度特殊化的处理要求的组合物，显示了自Percon24专利的近10年以来推进本领域的努力，例如如在下述任选地用“以牺牲成品率（at the expense of yield）”的特殊处理以提高成形性的PCT公开的申请所显示的：WO2009/123159（'159）（具有镍、硅、锡、镁和锌的铜合金导体）；WO2009/123137（'137）（Cu-Ni-Si-Co-Cr）；WO2009/11922（用氧气控制的Cu-Co-P-Sn）和WO2009/049201（Cu-Sn-Ni-P）。

合金C17510（铍铜合金）是比合金C18135强度更高的合金，但其导电性进一步地降低了。这种合金用于减小导体的尺寸或者提高弯曲寿命。下表1中概括了元素铜以及C18135和C17510合金的导电性和抗拉强度。在ASTM B624标准说明书中概述了合金C18135的要求性能。在专利号为4,727,002的US专利中列出了C17510的导体性能。

表1.现有技术导体合金的状态性能

合金导电性，％IACS抗拉强度，ksi铜10035C181358560C175106395

图1(现有技术)显示，提高强度与导电性的降低相关联，即这两种特性负相关。随着强度提高而降低的导电性限制了导体的使用，因为增加了电阻。并且，当要求更高强度和弯曲寿命时，导体就会更大且更重。

发明内容