含镍硅钴的铜合金及其应用制造技术

本发明专利技术公开的含镍硅钴的铜合金，铜合金包括主相元素、辅相元素、添加剂、不可避免的杂质元素以及余量的铜，其中，主相元素包括硅、镍、钴，其单一组分在所述铜合金含量为0.5‑5wt％；辅相元素为锌、铬、锡、钛、银、镁、铝、铁、硼、锰、钒、钙、金、铂、锆、碳中的至少一种，每种元素占铜合金含量为0.1‑1wt％，总量不超过5％；添加剂为碳纤维、陶瓷纤维、氮化钛、碳酸钙、镍化硼、钼、二硫化钼中的至少一种，每种占总量的0.001‑1％，总量不超过3％；杂质元素包括而不限于磷、硫、氧、氢、氮，所述杂质元素总量在所述铜合金含量低于0.03wt％。本发明专利技术合金高温环境下性能稳定，机械强度好，整体导电性良好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种铜合金及其应用，特别是一种具有高强度、高导电、耐高温的含镍硅钴的铜合金及其应用，以板带成型，主要应用于连接器、引线框架等工业领域。
技术介绍
铜合金是一种传统而又现代的高新
的重要金属材料，对工业经济的发展具有重要的作用，其很好的导电性能、优良的导热性能、良好的耐腐蚀性能以及耐磨损性能和制造加工性能，被广泛的应用于许多领域，然而随着工业技术的飞速发展，传统的铜合金已经很难满足高新领域的要求，尤其需要同时满足高强度、高导电、耐高软化等综合性能要求。随着带材向轻、薄、短小化发展，在厚度减薄的同时，还需要保证在不损害导电(热)性的前提下提高材料的强度，故对连接器、引线框架材料的升级也越来越迫切。现有的铜合金材料中，如C17460等含铍元素的高传导铍铜可以满足上述要求，但铍有毒，因而限制了该类合金的使用；C19200及其改进型合金、C18070、C18080、C18150、C18200可以达到65-85％IACS的导电率，但其屈服强度很难超过600MPa，故研发一款高强度、高导电、耐高温软化性能的铜合金应用于连接器、引线框架等越来越迫切需求。传统的镍硅钴铜合金被大量的应用于连接器、引线框架等制造行业，虽然具有高的强度、导电率，但存在耐高温软化性能较低的现状，基于上述不足，开发一种具有优良高温环境下综合性能的镍硅钴铜合金显得有尤其重要。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术公开的含镍硅钴的铜合金，在高温环境下性能稳定，机械强度好，整体导电性良好。本专利技术公开的含镍硅钴的铜合金，铜合金包括主相元素、辅相元素、添加剂、不可避免的杂质元素以及余量的铜，其中，主相元素包括硅、镍、钴，其单一组分在所述铜合金含量为0.5-5wt％；辅相元素为锌、铬、锡、钛、银、镁、铝、铁、硼、锰、钒、钙、金、铂、锆、碳中的至少一种，每种元素占所述铜合金含量为0.1-1wt％，总量不超过5％；添加剂为碳纤维、陶瓷纤维、氮化钛、碳酸钙、镍化硼、钼、二硫化钼中的至少一种，其中每种占铜合金总质量的0.001-1％，添加剂总量不超过铜合金总质量的3％；杂质元素包括而不限于磷、硫、氧、氢、氮，所述杂质元素总量在所述铜合金含量低于0.03wt％。镍、硅和钴：为本专利技术合金的主要添加成分。镍与铜为无限固溶元素，可与铜形成无限固溶体，强化铜基体，提升铜合金的强度和硬度，在本合金中添加量控制在0.5-5wt％；硅在铜中有一定的固溶度，可强化铜合金基体，但对铜的电导性影响较大，可大幅降低铜合金的导电率,。钴固溶于基体中，通过固溶强化的作用提高材料的强度。钴元素超过5wt％材料的热加工性能恶化，低于0.5wt％，无法形成数量足够的析出相改善材料性能。硅元素超过5％材料会产生热脆，且严重降低导电率，低于0.5wt％无法形成足够的析出相改善材料性能。锌、铬、锡、钛、银、镁、铝、铁的作用：其中锌、铬、锡可以抑制晶界反应，阻碍合金时效热处理时晶粒长大，细化晶粒，降低合金固溶处理后的硬度，改善后道冷加工性能。钛、银、镁、铝、铁可以提高合金的强度和硬度的效果。硼、锰、钒、钙、金、铂、锆、碳的作用：提高强度和延伸率，同时可以稳定析出强化相的尺寸，抑制其在时效过程中进一步长大。金、铂可以提到导电率和细化晶粒。通过添加碳纤维、陶瓷纤维、氮化钛、碳酸钙，作为合金的在高温环境下的保护层以及机械性能增加组织，达到了改善铜合金高温稳定性和耐受性的目的，实现了耐高温软化。通过添加剂的特定的使用，克服了主相元素中镍钴硅等功能元素含量降低在晶格结构和强度方面的不良影响。镍化硼、钼、二硫化钼在铜合金中呈现弥散分布，对提高耐高温软化温度具有重要的作用，传统的镍硅钴合金的耐高温软化温度为500℃左右，但通过控制镍化硼、钼、二硫化钼的分布状态以及粒径度，可使得其耐高温软化温度大大提高，通过验证测试，其耐高温软件可以大大650℃以上。本专利技术公开的含镍硅钴的铜合金的一种改进，添加剂中包括碳纤维和/或陶瓷纤维时，其中的碳纤维和/或陶瓷纤维在铜合金中呈针状相貌存在，其长度为0.1-10μm。本专利技术公开的含镍硅钴的铜合金的一种改进，添加剂中包括氮化钛和/或碳酸钙和/或镍化硼和/或钼和/或二硫化钼时，其中的氮化钛和/或碳酸钙和/或镍化硼和/或钼和/或二硫化钼在铜合金中以颗粒形式存在，其粒径在0.1-5μm。本专利技术公开的含镍硅钴的铜合金的一种改进，铜合金的晶粒度为0.1μm-20μm。本专利技术公开的含镍硅钴的铜合金的一种改进，铜合金的耐高温软化温度在650℃以上。本专利技术公开的含镍硅钴的铜合金的一种改进，铜合金的屈服强度为900MPa以上，导电率为45％IACS以上。本专利技术公开的含镍硅钴的铜合金应用于连接器、引线框架。本专利技术的制备工艺包括如下步骤：原材料准备及配料、合金化处理精炼、浇注扁方铸锭、扁方铸锭加热轧制、坯料铣面、粗轧、中轧、软化退火、中轧、固溶处理、精轧、时效处理、成品洗、拉弯矫、分剪、成品包装入库：其中采用的合金化处理和覆盖剂保护精炼方法具体表述如下：熔炼铜合金，在1150～1350℃温度下铸造成合金扁方铸锭，在800-900℃下加热铸锭，经60-95％加工率热轧开坯，在750-900℃下固溶处理，并经20-80％加工率的冷变形，在400-500℃下时效热处理，并处理成为成品。本专利技术公开的含镍硅钴的铜合金通过辅助元素、添加剂的添加，使得合金具有良好的机械性能和导电性，特别是通过添加添加剂，大大增强了合金的耐高温软化性能。具体实施方式下面结合具体实施方式，进一步阐明本专利技术，应理解下述具体实施方式仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。实施例1本实施例的铜合金，铜合金包括主相元素、辅相元素、添加剂、不可避免的杂质元素以及余量的铜，其中主相元素包括铜、硅、镍、钴，辅相元素包括锌，杂质元素包括磷、硫、氧、氢、氮，单一杂质元素含量不高于0.003wt％；锌在铜合金含量为3wt％；主相元素中硅、镍、钴分别在铜合金含量为0.5wt％、0.6wt％、1.2wt％；添加剂长度为0.1μm的碳纤维在铜合金含量为0.13wt％。实施例2本实施例的铜合金，铜合金包括主相元素、辅相元素、添加剂、不可避免的杂质元素以及余量的铜，其中主相元素包括铜、硅、镍、钴，辅相元素包括铬，杂质元素包括而不限于磷、硫、氧、氢、氮，单一杂质元素在铜合金含量不高于0.0025wt％；辅相元素铬在铜合金含量为4wt％；主相元素中硅、镍、钴分别在铜合金含量为1.25wt％、0.7wt％、1.25wt％；添加剂长度为10μm的陶瓷纤维在铜合金含量为0.3wt％。实施例3本实施例的铜合金，铜合金包括主相元素、辅相元素、添加剂、不可避免的杂质元素以及余量的铜，其中主相元素包括铜、硅、镍、钴，辅相元素包括锡，杂质元素包括而不限于磷、硫、氧、氢、氮，单一杂质元素在铜合金含量不高于0.0036wt％；辅相元素锡在铜合金含量为5wt％；主相元素中硅、镍、钴分别在铜合金含量为1.05wt％、0.96wt％、0.9wt％；添加剂氮化钛在铜合金含量为0.2wt％。实施例4本实施例的铜合金，铜合金包括主相元素、辅相元素、添加剂、不可避免的杂质元素以及余量的铜，其中主相元素包括铜、硅、镍、钴，辅相元素包括锌、铬、钛在铜合金含量分别为本文档来自技高网...

【技术保护点】
含镍硅钴的铜合金，其特征在于，所述铜合金包括主相元素、辅相元素、添加剂、不可避免的杂质元素以及余量的铜，其中，主相元素包括硅、镍、钴，其单一组分在所述铜合金含量为0.5‑5wt％；辅相元素为锌、铬、锡、钛、银、镁、铝、铁、硼、锰、钒、钙、金、铂、锆、碳中的至少一种，每种元素占所述铜合金含量为0.1‑1wt％，总量不超过5％；添加剂为碳纤维、陶瓷纤维、氮化钛、碳酸钙、镍化硼、钼、二硫化钼中的至少一种，其中每种占铜合金总质量的0.001‑1％，添加剂总量不超过铜合金总质量的3％；杂质元素包括而不限于磷、硫、氧、氢、氮，所述杂质元素总量在所述铜合金含量低于0.03wt％。

【技术特征摘要】
1.含镍硅钴的铜合金，其特征在于，所述铜合金包括主相元素、辅相元素、添加剂、不可避免的杂质元素以及余量的铜，其中，主相元素包括硅、镍、钴，其单一组分在所述铜合金含量为0.5-5wt％；辅相元素为锌、铬、锡、钛、银、镁、铝、铁、硼、锰、钒、钙、金、铂、锆、碳中的至少一种，每种元素占所述铜合金含量为0.1-1wt％，总量不超过5％；添加剂为碳纤维、陶瓷纤维、氮化钛、碳酸钙、镍化硼、钼、二硫化钼中的至少一种，其中每种占铜合金总质量的0.001-1％，添加剂总量不超过铜合金总质量的3％；杂质元素包括而不限于磷、硫、氧、氢、氮，所述杂质元素总量在所述铜合金含量低于0.03wt％。2.根据权利要求1所述的含镍硅钴的铜合金，其特征在于，所述添加剂中包括碳纤维和/或陶瓷纤维时，其中的碳纤维和/或陶瓷纤维在铜合金中呈针状相貌存...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡仁昌，陈克留，周银银，钟磊，刘隆兵，朱梦文，
申请(专利权)人：宁波博威合金板带有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33