含银的铜合金制造技术

一种具有高强度、超过５５２ＭＰａ的屈服强度、超过８０％ＩＡＣＳ的高导电率的铜，以重量计，基本上包括：０．１５％－０．７％的铬，０．００５％－０．３％的银，０．０１％－０．１５％的钛，０．０１％－０．１０％的硅，最高达到０．２％的铁，最高达到０．５％的锡，以及余量的铜和不可避免的杂质。当加工路线包括在高于８５０℃下进行固溶加热退火（１４）并且随后通过冷轧（２０）形成片材、薄带材，冷轧期间插入罩式退火（２２）时，该合金进一步具有基本上各向同性的弯曲特性。结果该合金特别适于形成用于汽车和多媒体应用的盒式电路接头。该合金也适用于形成棒材、线材或型材。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
1.专利
本专利技术涉及一种含银的铜合金。更具体地说，在还含有铬、钛和硅的铜合金中含有可控制量的银，导致改进的抗应力弛豫性和改进的各向同性的弯曲性能，而对屈服强度或导电性没有不利的影响。2.相关技术说明利用合金的高导电性和/或高导热性，铜合金可以形成众多的产品。这些产品中的一部分包括电路接头、引线框、电线、管子、金属薄片和可以压制成产品的粉末。一种形式的电路接头是一种箱形结构，其是通过将铜合金带材冲压成预定形状，然后弯曲冲压部分以形成接头。接头必须具有高强度和高导电性。除此之外，接头中作为暴露时间和温度函数的正应力下降，通常称作抗应力弛豫性，应该最小。电路接头的重要性能包括屈服强度、弯曲成形性、抗应力弛豫性、弹性模量、极限抗拉强度和导电性。这些性能的目标值和其重要性决定于由所研究的铜合金制造的产品的预期用途。对于许多预定用途来说，下述性能的描述具有普遍意义，但是对于有罩汽车的应用来说，其目标值是具体的。屈服强度是一种应力，在该应力下材料的应力和应变的比例关系发生特定的偏离，通常偏移0.2％。这意味着在该应力下，相对于弹性变形而言，塑性变形占主导地位。理想的是，用作接头的铜合金具有80ksi，约550MPa的屈服强度。当将外部应力施加在使用中的金属带材上时，例如当将带材弯曲成接头之后施加负载时，应力弛豫变得明显。金属的反应是产生大小相等、方向相反的内部应力。如果金属被限制在应变位置，内部应力将作为时间和温度的函数而降低。这种现象的发生是由于通过显微塑性流动，金属内的弹性应变转变为塑性或永久应变。铜基电路接头必须在配合件上长时间保持极限接触力以上，以确保良好的电路连接状态。应力弛豫会使接触力降低至临界值以下，从而导致断路。应用铜合金作为接头的目标是当暴露在150℃的温度下1000小时时，保持至少90％的初始应力，当暴露在200℃的温度下1000小时时，保持至少85％的初始应力。弹性模量，也称作扬氏模量，是金属刚性或硬度的量度，是在弹性区域内应力与应变的比率。因为弹性模量是材料硬度的量度，因此，需要约150GPa的高模量。弯曲性决定最小弯曲半径(MBR)，其确定金属带材，在沿着弯曲的外侧半径不发生开裂的条件下可以弯曲的程度。MBR是接头的重要性能，因为不同形状的接头需要进行各种角度的弯曲。以MBR/t表示弯曲成形性，其中t是金属带材的厚度。MBR/t是可以围绕其对金属带材进行弯曲而不失效的心轴最小曲率半径的比率。“心轴”试验在ASTM(美国试验和材料协会)指定的E290-92中进行了详细说明，题目叫做金属材料延展性的半控制弯曲试验的标准测试方法(Standard Test Methodfor Semi-Guided Bend Test for Ductility of Metallic Materials)。要求MBR/t基本是各向同性，弯曲轴与金属带材的轧制方向垂直的“良好方式”，以及弯曲轴与金属带材的轧制方向平行的“不良方式”，均能获得类似结果。要求90°弯曲的MBR/t约为0.5或更少，180°弯曲的MBR/t为约1或更少。或者，90°弯曲成形性可以利用具有V形凹口的样块和具有所需半径的工作面的冲头来测定。在“V-样块”方法中，将待测试的铜合金回火带材放在样块和冲头之间，当冲头向下驱动进入凹口时，带材发生所需的弯曲。与V-样块法有关的是180°“成形冲压”法，其中具有圆柱形工作面的冲头用于将铜合金带材弯曲成180°。V-样块法和成形冲压法都在ASTM指定的B820-98中有具体说明，其题目为铜合金弹簧材料的成形性的弯曲测试的标准测试方法(Standard TestMethod for Bend Test for Formability of Copper Alloy Spring Material)。对于给定的金属样品，两种方法都能给出可以量化的弯曲性结果，可以使用两种中的任一方法来测定相对弯曲性。极限抗拉强度是带材在拉伸测试中直到失效之前所能承受的最大载荷的比率，其用最大负荷与带材的横截面积的比率表示。要求极限抗拉强度约85-90ksi，即约585-620MPa。导电率以％IACS(国际退火铜标准)表示，其中纯铜定义为在20℃具有100％IACS的导电率。要求用于高性能电路接头的铜合金具有至少75％IACS的导电率。更优选，导电率为80％IACS或更高。一种接近所需性能的铜合金被铜发展协会(CDA)(纽约，NY)确定为C18600。C18600是一种含有铁的铜-铬-锆合金，其公开在美国专利NO.5370840中。以重量计，C18600具有的名义组成为0.3％的铬，0.2％的锆，0.5％的铁，0.2％的钛以及余量的铜和不可避免的杂质。本专利申请全文，除了另有说明之外，所有的百分比均以重量百分比表示。铜合金的机械和电性能与处理过程密切相关。如果C18600经过时效退火，33％的冷轧和消除应力退火，则合金获得如下标称性能73％IACS的导电率；620MPa(90ksi)的屈服强度；利用心轴方法(“辊子弯曲”方法)获得的90°的MBR/t为1.2(良好方式)和3.5(不好方式)，在200℃下1000小时后的应力下降为20％。美国专利号4,678,637公开了含有铬、钛和硅添加元素的铜合金。该合金被CDA确定为C18070，具有标称组成为0.28％的铬，0.06％的钛，0.04％的硅以及余量的铜和不可避免的杂质。当采用热轧、淬火和具有交替的一次或两次中间钟罩式退火的冷轧进行加工时，合金获得如下标称性能86％IACS的导电率；72ksi(496MPa)的屈服强度；90％MBR为1.6t(良好方式)和2.6t(不好方式)，和经过在200℃下1000小时，32％的应力损失。DE 196 00 864 C2公开了一种合金，其含有0.1％-0.5％铬，0.01％-0.25％钛，0.01％-0.1％硅，0.02％-0.8镁和余量是铜和不可避免的杂质。本公开中镁的添加用以改进合金的抗应力弛豫性。1968年，Finlay的含银的铜(Silver-Bearing Copper)中指出，添加少量银，约添加最多达到25金衡制盎司/吨常衡制(.085重量百分比)的银，能够在温度最高达到约400℃下，使得经冷加工的铜保持其强度。一种含银的铜合金被CDA确定为铜合金C15500。C15500含有0.027-0.10％的银，0.04-0.08％的磷，0.08-0.13％的镁，余量是铜和不可避免的杂质。在ASM手册中报道该合金在退火条件下具有90％IACS的导电率，在弹簧回火条件下具有72ksi(496MPa)的屈服强度。没有报道弯曲成形性和抗应力弛豫性。尽管上述铜合金获得了接头所要求的某些性能，仍需要改进铜合金，使之更接近所需要的目标，并且更进一步需要利用整体系统评价铜合金，该系统将多个消费者认可的所需性能综合成一个单一的性能标志。专利技术概述所以，本专利技术的一个目的是提供一种铜基合金，其特别适用于电路接头的应用。本专利技术的一个特征是该铜基合金含有铬、钛和银。本专利技术的另一个特征是可以加入铁和锡以促进晶粒细化并且增加强度。本专利技术的又一个特征是通过包括固溶退火、淬火、冷轧和时效在内的步骤来处理合金以使所需的电性能和机械性能达到最本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铜合金，以重量计，基本组成为：０．１５％－０．７％的铬，０．００５％－０．３％的银，０．０１％－０．１５％的钛，０．０１％－０．１０％的硅，最高达到０．２％的铁，最高达到０．５％的锡，和余量的铜和不可避免的杂 质。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：A博格尔，J希格，HA库恩，JF布里蒂斯，RN卡隆，DE泰勒，
申请(专利权)人：奥林公司，维兰德工厂股份公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]