[发明专利]高强度铜合金板材及其制造方法

说明书

本发明提供一种高强度铜合金板材，其含有2.0‑3.2wt％的Ni，0.4‑0.8wt％的Si，0.5‑2.0wt％的Sn，0.05‑0.25wt％的的Mg，进一步含有选自Zn，Fe，Cr，Co，B，P，Zr，Ti和Mn中的一种或多种，而且其总量为2.0wt％以下，其余基本上为Cu，该铜合金板材具有满足下面式(1)和(2)的比例关系3.5≤{Ni}/{Si}≤5.5……(1){Mg}/{Sn}≧0.1……(2)其中{Ni}，{Si}，{Mg}和{Sn}分别表示铜合金板材中Ni，Si，Mg和Sn的wt％。该铜合金板材具有高度改善的强度、弯曲加工性和耐应力松弛性。

技术领域

本发明涉及作为联接器，继电器，开关等电器和电子部件用材料的Cu-Ni-Si-Sn-Mg系铜合金板材及其制造方法。该铜合金具有高强度和良好的导电性的同时，具有优异的弯曲加工性和耐应力松弛性。

背景技术

联接器，继电器，开关等电器和电子部件用材料在使用中，为了保证电流流通，需要部件间有足够的接触压力，另外接触部件在组装时不发生塑性变形，因此要求铜合金材料具有足够高的强度。同时，为了抑制通电时产生的热量，要求材料具有良好的导电性。并且电器和电子部件一般是通过弯曲而成形的，因此要求材料具有良好的弯曲加工性。另外，为了保证电器和电子部件间的接触的可靠性，要求材料具有良好的耐应力松弛性(所谓应力松弛是电器和电子部件间的接触压力随时间而减少的现象。)

特别是近年来，随着电器和电子部件的密集化，小型化和轻量化，要求所使用的铜合金板材越来越薄，从而要求材料具有更高的强度和导电率。并且，随着电器和电子部件变得越来越小，其形状变得越来越复杂，对素材弯曲加工性的要求也越来越高。此外，随着电器和电子部件的大电流和高速传输使用环境下使用机会的增加，导致部件的温度升高，因此对材料的耐应力松弛性要求越来越高。

可是，导电性和强度之间，强度和弯曲加工性之间以及弯曲加工性和耐应力松弛性之间都存在着互为相反(此长彼消)的关系。要同时提高这些特性是非常不容易的，因此，现在在电器和电子部件制造时，往往是根据用途，通过对上述各特性权衡来选用材料。

目前使用的高强度铜合金(一般是指拉伸强度700MPa以上，或者维氏硬度HV200以上的铜合金)主要有以下几种：铍铜(Cu-Be)，钛铜(Cu-Ti)，Cu-Ni-Si系合金(所谓Corson合金)以及锡磷青铜(Cu-Sn-P)等。

铍铜(Cu-Be)：是目前公认的强度最高的铜合金(比如C1720，拉伸强度可达到1000MPa以上)，而且导电率也能达到20％IACS。但是，近年来由于环保意识的增强，含有毒性Be元素的铍铜合金的应用收到很多法规(比如欧盟的RoSH)的限制，取代铍铜已经成为行业的趋势。

钛铜(Cu-Ti)：是仅次于铍铜的高强度铜合金(拉伸强度在800-950MPa)，可是由于它需要真空溶解铸造，而且导电率偏低(导电率：10～15％IACS)，限制了钛铜的生产和应用。

Cu-Ni-Si系合金：由于它的导电性(导电率：3545％IACS)和强度(拉伸强度680-760MPa)的平衡比较好，耐应力松弛性也比较好，近年来受到注目。可是，众所周知，要进一步提高Cu-Ni-Si系铜合金的强度(比如拉伸强度达到800MPa以上)是非常困难的。

锡磷青铜(Cu-Sn-P)：利用Sn固溶强化效果，是目前用量最大的铜合金，强度比较高(含8％Sn的C5210的拉伸强度能达到700MPa含10％Sn的C5240的拉伸强度能达到750MPa以上)，但导电率偏低(导电率：10～15％IACS)，特别是耐应力松弛性比较差。