[发明专利]一种多元复合析出强化型高强高导铜合金及其制备方法

说明书

本发明涉及一种多元复合析出强化型高强高导铜合金及其制备方法，属于金属材料制备加工技术领域。合金成分质量百分比为：Ni为1.0～6.0％，Si为0.2～1.5％，Zn为0.1～0.5％，Cr为0.1～0.5％，P为0.01～0.1％，不可避免的杂质元素含量总和小于0.1％，其余为Cu。制备工艺：熔铸→均匀化→热轧→双面铣→粗冷轧→切边→一次在线淬火→预精轧→二次在线淬火→一次精轧→一次时效→二次精轧→二次时效。二次时效后合金抗强强度大于800MPa、导电率大于50％IACS，析出相有δ‑Ni₂Si和包含Cu、Ni、Si、Cr和P元素的复杂析出相。本发明具有易熔炼、复合析出强化、高抗拉强度和高导电率等优点。

技术领域

本发明涉及一种新型多元高强高导铜合金及其制备方法，属于金属材料制备加工技术领域，特别是提供了一种复合析出强化型高强高导Cu-Ni-Si-Zn-Cr-P合金的成分与制备方法。

背景技术

随着信息技术的快速发展，集成电路向极大或巨大规模方向发展，对引线框架铜合金的性能提出了更高强度、更高导电率的要求。到目前为止，实际应用较多的引线框架铜合金主要有Cu-Fe-P系合金、Cu-Ni-Si系合金和Cu-Cr-Zr系合金。Cu-Fe-P系合金是应用最为广泛的中强高导型铜合金，但存在钎焊耐热剥离性较差、强度偏低以及合金有磁性等问题；Cu-Cr-Zr系合金被认为是最有发展前景的高强高导铜合金，其导电率可达80％IACS，抗拉强度600MPa以上，但该系合金需真空熔炼、制备加工困难，限制了其大规模应用。Cu-Ni-Si系合金因没有磁性，易熔炼，良好的钎焊性能，且兼具较高的强度和良好的导电性能，是目前国际上引线框架用高强高导铜合金的主流发展方向。

开发高强高导铜合金的主要途径为微合金化，即向铜基体中添加一定量低固溶度的合金元素，通过固溶处理和时效处理，使第二相从铜基体中大量析出，以此提高合金强度，而不致于大幅度降低导电率。例如：C70250铜合金是在Cu-Ni-Si合金的基础上添加微量Zn和Mg形成的一种强时效析出强化型铜合金，其抗拉强度可达750MPa，导电率为40％IACS左右；C70350是在C70250的基础上添加微量的Co，其抗拉强度可达800MPa，但导电率有较大下降，约为35％IACS左右。上述合金均难以满足下一代极大或巨大规模集成电路引线框架用铜合金的性能要求(抗拉强度＞800MPa，导电率＞50％IACS)。

发明内容

本发明针对现有高强高导铜合金的强度和导电率难以同时满足下一代极大或巨大规模集成电路引线框架材料性能要求的现状，开发了一种抗拉强度大于800MPa、导电率高于50％IACS的多元复合析出强化型高强高导铜合金及其制备工艺，以满足下一代极大或巨大规模集成电路引线框架材料的性能要求。

一种多元复合析出强化型高强高导铜合金，其特征在于合金的成分质量百分比为：Ni含量为1.0～6.0％，Si含量为0.2～1.5％，Zn含量为0.1～0.5％，Cr含量为0.1～0.5％，P含量为0.01～0.1％，不可避免的杂质元素含量总和不高于0.1％，其余为Cu。

进一步地，本发明可根据需要添加含量为0.01～0.5％的其它元素，其它元素为Mg、Zr、Ti、B、Al、Co、Fe、Sn和稀土元素。

一种如上所述多元复合析出强化高强高导铜合金制备方法，具体制备步骤如下：

(1)熔铸：将按比例配好的纯度大于99.96％的电解Cu、纯度大于99.96％的电解Ni、纯度大于99.99％的多晶Si放入熔炼炉中加热至1250～1350℃，根据需要采取在金属表面覆盖木炭防止氧化措施；待Cu-Ni-Si完全熔化后，再将纯度大于99.99％的纯Cr块、CuP14中间合金和65黄铜加入金属液中；将熔炼好的合金熔体静置10～30分钟后除渣，温度保持在1200～1350±10℃；随后浇铸成扁锭，冷却至室温后，去除表面缺陷；

(2)均匀化处理；

(3)热轧；