[发明专利]一种抗软化的铜合金及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种抗软化的铜合金，该铜合金的重量百分比组成为：5.01～15.0wt%的Zn，0.1～2.0wt%的Sn，0.01～2.0wt%的Ni，0.01～1.0wt%的Si，0.001～1.5wt%的Cr，余量为Cu和不可避免的杂质。本发明以Cu‑Zn‑Sn为基体，添加Ni、Si、Cr等元素，通过固溶强化与时效强化相结合，获得一种屈服强度≥550MPa、导电率≥30%IACS、弯曲加工性能优良且抗高温软化温度≥450℃的铜合金材料，可满足不断发展的电子电气行业对合金材料的需求。本发明可解决多种废料利用问题，包括锡磷青铜、铜镍硅合金、黄铜等镀锡废料，有利于减少环境负担，降低合金制备成本，促进废料的循环利用。

技术领域

本发明涉及铜合金及其制备技术领域，具体涉及一种抗软化的铜合金及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，随着电子产业的发展，各种电子设备向小型化、薄型化和轻量化发展，而重量减轻和其中所使用装置的高度集成促使了电子部件的小型化、轻量、高性能化。与此同时，也对结构零件的性能提出了更高要求，要求制备零件所用材料满足强度、导电、折弯等性能要求，更重要的是，随着电子部件的小型化和集中化，伴随的发热问题更是不能忽视，因此抗软化性能的提高对于今后电子设备的发展具有重要意义。

目前市场上在电气、电子等行业使用较多的铜合金材料有普通黄铜、磷青铜、C42500、铍青铜、铜镍硅合金。其中普通黄铜强度＜500MPa，导电率≤25％IACS，抗软化温度为300℃，其综合性能不足，难以适用于对材料各方面性能都有较高要求的领域。磷青铜在弹性、可加工性、冲压性等性能上具有较多优势，但是磷青铜的导电率≤20％IACS，抗软化温度为330℃，热加工性能差，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，因此这些不足使磷青铜的使用受到一定限定。C42500材料强度在500MPa左右，导电率≤30％IACS，抗软化温度在350℃左右，该材料应用领域有限。铍青铜生产过程中容易产生剧毒物质，且价格昂贵，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。因此，这些现有的铜合金材料都在一定程度上不能满足趋于小型化、环保而具有经济性的电子电气部件的要求，开发一款满足设计需求，同时在成本上具有优势的铜合金材料具有重要意义。

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，提供一种以Cu-Zn-Sn为基体，添加Ni、Si、Cr等元素，通过固溶强化与时效强化相结合，获得一种屈服强度≥550MPa、导电率≥30％IACS、弯曲加工性能优良且抗软化性能优异的铜合金材料，可满足不断发展的电子电气行业对合金材料的需求。本发明可解决多种废料利用问题，包括锡磷青铜、铜镍硅合金、黄铜等镀锡废料，有利于减少环境负担，降低合金制备成本，促进废料的循环利用。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种抗软化的铜合金，该铜合金的重量百分比组成为：5.01～15.0wt％的Zn，0.1～2.0wt％的Sn，0.01～2.0wt％的Ni，0.01～1.0wt％的Si，0.001～1.5wt％的Cr，余量为Cu和不可避免的杂质。

本发明铜合金中添加有5.01～15.0wt％的Zn。Zn在铜基体中有较大固溶度，固溶于铜基体中时可以提高合金的强度，促进冷加工过程中的加工硬化效果，此外Zn还可以改善合金的铸造性能、焊接性能及提高镀层的耐剥离性能。但是，当Zn含量大于15wt％时，其对本发明铜合金导电性的不良影响大幅增强；而当Zn含量小于5.01wt％时，Zn对本发明铜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％，进一步优选为6.5～13.0wt％。