[发明专利]一种综合性能优异的铜合金及其应用

说明书

本发明公开了一种综合性能优异的铜合金，该铜合金的重量百分比组成包括：Ni：0.4wt%～2.0wt%，Sn：0.2wt%～2.5wt%，P：0.02wt%～0.25wt%，Si：0.001wt%～0.5wt%，余量为Cu和不可避免的杂质。该铜合金的屈服强度≥550MPa，导电率≥38%IACS，弯曲加工性能：GW方向的值R/t≤1，BW方向的值R/t≤2，在150℃下保温1000小时，应力残留率≥75%，耐应力松弛性能优异。本发明合金可以根据不同的应用需求加工成板带材、棒材、线材等，广泛应用于电气、汽车、通信器件等连接器、端子或开关部件。

技术领域

本发明涉及铜合金技术领域，具体涉及一种综合性能优异的铜合金及其应用。

背景技术

具有高强度及良好导电性的铜及铜合金材料一直以来都是连接器、端子及开关的理想原材料。近年来，随着消费电子、汽车电子部件向着小型化、轻量化及高集成化发展，对原材料的综合性能提出了更高的要求。

由于连接器小型化后，连接器的截面积减少，为了补偿截面积减少所引起的接触压力和导电能力的降低，要求制作连接器的金属材料具有更高的强度和电导率。伴随着连接器、端子的小型化，接点部分的弯曲加工曲率半径变小，要求材料具有比以往更严格的弯曲加工性能。但是，导电性能、弯曲加工性能与强度之间存在着此消彼长的关系，要同时提高这几种性能非常不易。

目前连接器、端子常用的铜合金材料包括黄铜、磷青铜、铜镍硅及铍青铜。其中黄铜虽然成本较低，但在强度、导电性方面都难以满足高需求的领域。锡磷青铜是目前连接器、端子领域广泛使用的铜合金，其具有较高强度，但导电率仅有18％IACS，无法满足当前高性能连接器对高导电工况的应用需求。同时考虑到锡价格较高，因此在部分领域锡磷青铜的应用受到一定的限制。铍青铜中含有的铍有毒，且铍青铜价格昂贵，一般仅应用于某些对弹性和强度要求较高的领域。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，其成本大幅度高于磷青铜，通常应用于高端连接器领域。

以C19025合金为代表的Cu-Ni-Sn合金是目前常用的兼具性能及成本优势的合金，但当合金屈服强度≥550MPa时，弯曲加工性能显著下降，无法满足小型化应用需求。

鉴于现有材料的上述不足，本发明以Cu-Ni-Sn为基体，通过成分调整、析出相及织构控制等，获得一种屈服强度≥550MPa、导电率≥38％IACS、包括耐应力松弛性能、弯曲加工性能等在内的综合性能优异的铜合金材料。

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，提供一种综合性能优异的铜合金及其应用，该铜合金的屈服强度≥550MPa，导电率≥38％IACS，弯曲加工性能：GW方向的值R/t≤1，BW方向的值R/t≤2，在150℃下保温1000小时，应力残留率≥75％，耐应力松弛性能优异。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种综合性能优异的铜合金，该铜合金的重量百分比组成包括：Ni：0.4wt％～2.0wt％，Sn：0.2wt％～2.5wt％，P：0.02wt％～0.25wt％，Si：0.001wt％～0.5wt％，余量为Cu和不可避免的杂质。

本发明合金添加Ni元素。Ni能与Cu无限固溶，固溶于铜基体中可提高合金的强度。Ni对铜合金的导电性影响比Sn、Si、P元素小。同时Ni可以与Si、P元素通过形变热处理工艺形成镍磷金属间化合物和镍硅金属间化合物形式的析出相。Ni、Si、P元素脱溶的同时提高了合金的强度和导电性。但P、Si元素无法实现完全时效析出，铜基体中过量的P、Si易导致合金的导电性下降，因此，在保证合金强度和导电性的前提下，为确保Ni略微过量，本发明将Ni元素的含量控制在0.4wt％～2.0wt％。