[发明专利]一种高强高导铜镍硅合金材料及其制备方法

说明书

本发明涉及金属材料技术领域，尤其涉及高强高导铜镍硅合金材料及其制备方法。本发明的目的在于提供一种铜镍硅合金材料及其制备方法，其中高强高导铜镍硅合金材料的制备方法，包括：步骤S1：将铜粉、镍粉、硅粉在以紫铜为球磨罐内衬和球磨介质的球磨罐中球磨成纳米粉体，其中，镍粉的含量大于0小于等于1wt.％，硅粉的含量大于0小于等于1wt.％，其余为铜粉；步骤S2：将所述纳米粉体压制成型，得到坯体；步骤S3：将所述坯体在460～540℃条件下进行烧结，得到铜镍硅合金材料。本发明铜镍硅合金的制备过程工艺简单，无熔炼过程，达到节能环保的效果，获得铜镍硅合金材料无铁杂质、无磁性并且具有高强度和高电导率。

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镍硅合金材料及其制备方法。

背景技术

高强高导电铜合金是一类有优良综合物理性能和力学性能的结构功能材料，在众多工业领域中有着不可替代的作用，广泛应用于集成电路的引线框架、各类电阻焊的电极、点接触材料、大功率异步牵引电动机转子、电气化铁路接触导线等等。Cu-Ni-Si是一种典型的高强高导铜合金，其强化机理是在时效处理过程，Ni-Si以非常细小的质点形式从固溶体中析出，从而极大地提高合金的强度，同时保持较高的导电率。同时，此类合金没有磁性，十分适用于引线框架材料等领域。随着科技的发展与革新，材料的性能要求不断提高，如何获得更优异的综合性能是一直Cu-Ni-Si材料研究领域的关键。同时，传统熔铸工艺带来的环境问题，能耗问题困扰着金属材料的生产，研发新的制备方法及工艺路线，对Cu-Ni-Si材料的发展有着重要的意义。

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；另外，通过微量元素的添加增强Cu-Ni-Si合金材料的强度和导电性已达到瓶颈，而冷变形加工过程细晶强化能够带来的强化效果同样有限。针对现有不足之处，需开发一种高强度、高导电的铜镍硅合金材料及其制备方法。

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镍硅合金材料及其制备方法，该制备方法无熔炼过程，节能环保。

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镍硅合金材料的制备方法，包括：步骤S1：将铜粉、镍粉、硅粉在球磨罐中球磨成纳米粉体，其中，镍粉的含量大于0小于等于1wt.％，硅粉的含量大于0小于等于1wt.％，其余为铜粉；步骤S2：将所述纳米粉体压制成型，得到坯体；步骤S3：将所述坯体在460～540℃条件下进行烧结，得到铜镍硅合金材料。

在一个具体实施例中，在所述步骤S3中，烧结温度500～520℃。

在一个具体实施例中，在所述步骤S3中，烧结时间为0～10min。