[发明专利]一种超高强高导铜铁系合金丝材及其制备方法

说明书

本发明提供一种超高强高导铜铁系合金丝材及其制备方法，超高强高导铜铁系合金丝材包括按重量百分比计的如下成分：Fe：0.5‑5.0 wt%，Si：0.05‑0.5wt%，Mg：0.05‑0.5wt%，Cr：≤0.4 wt%，Zr：≤0.15 wt%，Ca：≤0.15wt%，余量为Cu；所述超高强高导铜铁系合金的制备方法包括如下步骤：熔炼、连铸获得铜杆坯料；将铜杆坯料进行均匀化退火，退火温度为920‑970℃，时间为24‑48h；将棒材拉拔后进行300‑500℃的组合时效热处理，并重复拉拔‑时效热处理工艺两次或两次以上；进行最后一次拉拔工艺使丝材达到设定尺寸，然后在200‑300℃的条件下进行4‑5h的去应力退火，获得超高强高导铜铁系合金丝材。

技术领域

本发明涉及铜合金加工技术领域，具体涉及一种超高强高导铜铁系合金丝材及其制备方法。

背景技术

伴随信息化时代的来临，电子信息产业已经成为社会发展的重要支柱。大规模的集成电路是电子信息产业发展的基础，而引线框架材料作为集成电路的核心部件，承担着芯片与外部电路联通、芯片工作时保持散热的重要职责。高强高导铜铁合金作为取代传统的Fe-Ni-Co可伐合金的新兴引线框架材料，逐渐被各国的研究人员所关注。越来越多的兼具优异强度、导电、导热性能的铜铁合金被研发了出来。中国发明专利CN108251684A公开了一种使用粉末冶金制备高强高导铜铁合金丝材的方法，实现了铜基体内亚微米级铁相的均匀分布，生产的铜铁合金丝材导电率为45-60％IACS，抗拉强度为620-1360MPa，且由于粉末冶金工艺复杂，限制了其大规模的工业生产；中国发明专利CN1130888750A和CN110229972A公开的高铁含量(Fe：5-20wt％)的铜铁丝材的抗拉强度能达到580-890MPa，导电率为50.1-71.4％，由于高铁含量的铜铁合金中铁相分布不均匀，大幅削弱了铜铁合金丝材的产品质量稳定性与力学性能。因此开发产品质量稳定、工艺流程简单、适用于大规模工业生产的新型高强高导或高强中导的引线框架材料成为需要迫切解决的重要课题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种超高强高导铜铁系合金丝材，抗拉强度可达到1140-1200MPa，导电率可达70-75％IACS，实现了合金强度和导电率的均衡，且制备工艺操作性更强。

为了解决上述问题，本发明的技术方案如下：

一种超高强高导铜铁系合金丝材，包括按重量百分比计的如下成分：

Fe：0.5-5.0wt％，Si：0.05-0.5wt％，Mg：0.05-0.5wt％，Cr：≤0.4wt％，Zr：≤0.15wt％，Ca：≤0.15wt％，余量为Cu；

所述超高强高导铜铁系合金的制备方法包括如下步骤：

步骤S1，将所需合金元素按照设计比例进行配比，在保护气体环境下进行熔炼，并连铸获得铜杆坯料；

步骤S2，将步骤S1的铜杆坯料进行均匀化退火，退火温度为920-970℃，时间为24-48h；

步骤S3，组合形变热处理，将棒材拉拔后进行300-500℃的组合时效热处理，并重复拉拔-时效热处理工艺两次或两次以上；

步骤S4，进行最后一次拉拔工艺使丝材达到设定尺寸，并控制最后一次拉拔变形量在50％以内，然后将丝材在惰性气体保护、200-300℃的条件下进行4-5h的去应力退火，获得超高强高导铜铁系合金丝材。

进一步地，步骤S3中，最后一次时效处理时间为16-32h，其余时效处理时间为1-2h。

进一步地，丝材拉拔变形的总变形量为70-90％。

进一步地，步骤S1中，选用电解铜、纯铁、纯硅、纯铬、铜镁中间合金、铜锆中间合金和铜钙中间合金作为原料。