[发明专利]一种高强高导铜材及其制备方法

说明书

本发明涉及金属材料技术领域，尤其涉及一种高强高导铜材及其制备方法。其中，高强高导铜材的制备方法，包括：步骤S1：将铜粉在以紫铜为球磨罐内衬和球磨介质的球磨罐中磨成纳米铜粉；步骤S2：将所述纳米铜粉压制成型，得到胚体；步骤S3：将所述胚体进行烧结，得到铜材。本发明通过将铜粉置于以紫铜为球磨罐内衬和球磨介质的球磨罐中进行球磨，获得无铁杂质、无磁性，高电导率的铜材，同时铜材的制备工艺简单，无熔炼过程，原料也几乎无耗损，节能环保，性能优异。另外，本发明铜材的制备方法制备的铜材中无铁杂质的引入，提高了电导率的同时，实现铜材的无磁性。

技术领域

本发明涉及金属材料技术领域，尤其涉及一种高强高导铜材及其制备方法。

背景技术

铜及铜合金具有优异的导电性、导热性、抗腐蚀性能等特点，被广泛应用在海洋船舶、电子电器、航天航空、机械制造、冶金和国防军工等领域。但纯铜质软，退火状态下的拉伸强度仅有220MPa，无法满足需求。随着科学技术和工业、制造业的发展，尤其是微电子工业、集成线路和通信产业的快速发展，这些新兴产业对铜及铜合金材料的综合性能提出了更高的要求：抗拉强度在600MPa以上，硬度大于180HV，导电率大于80％IACS。因此，研发同时具有高强度高导电铜及铜合金材料具有重要意义。

目前常规的强化方法主要有合金化法和第二相强化两种方法。合金化法是在铜合金基体中添加一定的合金元素，形成固溶体，再通过机械加工或热处理的方法使其组织和结构发生变化，从而获得既具有优良力学性能，也保持其原有导电、导热等优良特性的铜合金。其强化手段主要包括固溶强化、时效强化、细晶强化、形变强化等。第二相强化是引入第二相颗粒、晶须或纤维对铜基体进行强化，如Al₂O₃，Y₂O₃等。在实际生产中，常采用多种强化方式结合的方法才能在保证电导率的前提下尽可能的提高其强度。

传统的合金化法制备的铜合金材料在保证材料导电性能的前提下,合金的力学性能提高有限,而添加过多的合金材料的强度得到提高，而导电率急速下降，很难制备同时具有高强度和高导电的铜合金。通过第二相复合材料法制备的铜合金，一般情况第二相粒子越小，对金属或合金的强化效果越好，但传统方法向金属液中添加纳米级颗粒的工艺复杂，生产过程控制要求很高，难以实现纳米颗粒的均匀分布。而三维纳米结构铜及铜合金块材的制备十分困难。一方面，制备纳米粉体制备困难，价格昂贵，并且极易氧化，不利于运输保存。另一方面，纳米粉体在烧结过程中晶粒会迅速长大，晶粒尺寸极难控制。机械合金化(高能球磨)是制备纳米粉体的有效方法之一，但是球磨过程中引入铁等杂质对材料影响较大。对于铜材导电部件，尤其是引线框架等材料，无磁性是十分重要的特性，因此如何制备无铁铜材是关键。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种高强高导铜材及其制备方法，该铜材中无铁杂质，无磁性，且具有高强度和高导电性。

本发明的目的采用如下技术方案实现：

本发明提供一种高强高导铜材的制备方法，包括：步骤S1：将铜粉在以紫铜为球磨罐内衬和球磨介质的球磨罐中磨成纳米铜粉；步骤S2：将所述纳米铜粉压制成型，得到胚体；步骤S3：将所述胚体进行烧结，得到铜材。

在一个具体实施例中，在所述步骤S3中，烧结温度为350～550℃。

在一个具体实施例中，在所述步骤S3中，烧结温度390～410℃。

在一个具体实施例中，在所述步骤S3中，烧结时间为0～5min。

在一个具体实施例中，在所述步骤S3中，烧结时间为1min。

在一个具体实施例中，在所述步骤S3中，铜铌合金材料内部的平均晶粒尺寸为20～100nm。

在一个具体实施例中，在所述步骤S1中，球磨时间为60～180h。