[发明专利]一种铜合金材料及其应用

说明书

本发明公开的铜合金材料的重量百分比组成包括：5.01～15.0wt%的Zn，0.1～3.0wt%的Ni，0.1～2.0wt%的Sn，0.01～0.5wt%的Si，0.01～0.25wt%的P，0～0.2wt%的Mg，0～0.3wt%的Fe，余量为Cu和不可避免的杂质。该铜合金材料成本低，可解决多种废料的利用问题，其屈服强度≥600MPa、导电率≥30%IACS、弯曲加工性能优异（GW方向的值R/t≤1，BW方向的值R/t≤2）、耐应力松弛性能优异（在150℃下保温1000小时，残余应力≥70%），可加工成棒线、板带等产品，满足连接器、继电器、开关、插座、引线框架等多个行业对铜合金材料的需求。

技术领域

本发明涉及铜合金技术领域，具体涉及一种屈服强度、导电性及耐应力松弛性能优异并且弯曲加工性能良好的铜合金材料，可应用于连接器、继电器、开关、插座、引线框架等行业。

背景技术

近年来，随着电子产业的发展，终端消费电子设备在向小型化、薄型化和轻量化发展，所使用的接线柱和连接器等部件使用更小型、电极间距更狭小的电气元件。由于这样的小型化，所使用的材料也变得更薄，但是，从连接的可靠性的角度考虑，连接所需的接插力并未降低，这就对材料强度、导电、耐应力松弛性能和弯曲加工性能提出了更高的要求。

传统的黄铜、磷青铜、铍青铜以及铜镍硅系铜合金等已经在电子产业中投入使用，但是随着电子产业的发展，这些材料难以同时满足成本和性能的需求。其中，黄铜的综合性能不足，难以满足对强度≥550MPa、导电率≥25％IACS、耐应力松弛性能(在150℃下保温1000小时，残余应力≥60％)和弯曲加工性能都有高需求的领域。磷青铜是通过加工硬化提高强度的合金，其在150℃下保温1000小时，残余应力≤50％，耐应力松弛性能较差，同时磷青铜中添加的Sn含量较高，而Sn价格昂贵，提高了材料成本，并且磷青铜的导电率低，只有20％IACS以下，无法匹配对导电率高的工况需求，对磷青铜的应用具有一定限制。铍青铜生产过程中容易产生剧毒物质，价格昂贵，因此一般仅应用于某些对弹性、强度要求较高的军工领域。铜镍硅合金作为一种时效析出强化型合金，以替代铍青铜而开发，但其成本大幅度高于磷青铜，通常应用于要求强度≥650MPa、导电率≥40％IACS的高端连接器领域。

鉴于现有材料的不足，本发明以Cu-Zn-Sn为基体，添加Ni、Si、P等元素，通过固溶强化与时效强化相结合，实现一种低成本同时兼具屈服强度≥600MPa、导电率≥30％IACS及耐应力松弛性能且弯曲加工性能良好的铜合金材料。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术的不足，提供一种低成本的铜合金材料及其应用，该铜合金材料的屈服强度≥600MPa、导电率≥30％IACS、弯曲加工性能优异(GW方向的值R/t≤1，BW方向的值R/t≤2)、耐应力松弛性能优异(在150℃下保温1000小时，残余应力≥70％)，能够同时满足连接器、继电器、开关、插座、引线框架等多个行业对铜合金材料的需求。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种铜合金材料，该铜合金的重量百分比组成包括：5.01～15.0wt％的Zn，0.1～3.0wt％的Ni，0.1～2.0wt％的Sn，0.01～0.5wt％的Si，0.01～0.25wt％的P，0～0.2wt％的Mg，0～0.3wt％的Fe，余量为Cu和不可避免的杂质。

本发明铜合金材料中添加有5.01～15.0wt％的Zn。Zn具有提高材料强度和弹性的效果，并且，Zn对于改善合金的铸造性能、焊接性能及提高镀层的耐剥离性能、镀Sn附着性也具有明显效果。但是，当Zn含量大于15.0wt％时，其对材料导电性的不良影响大大增强，当Zn含量小于5.01wt％时，对合金加工硬化的促进效果不好。因此，本发明将Zn的含量控制在5.01～15.0wt％。