[发明专利]一种高强高导稀土铜合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铜基合金及其制备方法，尤其涉及一种高强高导稀土铜合金及其制备方法，属于合金材料技术领域。 

背景技术

铜及铜合金由于具有良好的导电导热性和耐腐蚀性，强度高、易于制备，在电子、电力、机械及航天航空领域得到了广泛应用，是重要的电子金属材料。 

引线框架铜合金材料是集成电路的主要组成部分之一，起连接传送电信号、散热等功用。目前已开发的引线框架铜基合金主要有Cu-Fe-P系、Cu-Ni-Si系、Cu-Cr-Zr系等，这些合金材料虽能满足一定的需求，但也存在整体性能不佳等缺点。 

Cu-Cr-Zr系合金是一类应用较为广泛的高强度高导电性能合金，主要特点是具有较高的电导率，但其强度普遍偏低。美国专利1993年5月11日（公开号：US 005210441A）公开的一种集成电路引线框架用Cu-Cr-Zr系铜合金，其中Cr、Zr的含量分别为0.1～1.0%、0.01～0.5%，主要提出了锆粒子脱溶及分布控制理论。中国专利2003年5月14日（公告号：CN 1254554C）公开的一种在传统Cu-Cr-Zr合金基础上添加微量合金元素La、Zn以及Fe（或Co）和Ti的铜合金，抗拉强度虽能达到608.2～641.4MPa，但其电导率仅为65～70%IACS，延伸率仅≥5%。中国专利2004年4月14日（公告号：CN 1323179C）公开的一种Cu-Cr-Zr系合金，添加稀土元素Y、La或Sm，合金硬度、抗拉强度和软化温度高达170HBS、750MPa和700℃，但其延伸率和导电率仅为6%和75%IACS。中国专利2010年1月20日（公开号：CN 101629254A）公开的添加Te的Cu-Cr-Zr合金，该合金导电率达92%IACS，而抗拉强度仅为500MPa。日本在我国于2010年12月29日申请的专利（公开号：CN 101928864A）涉及一种在维持导电率和应力缓和性同时保持强度和弯曲加工性优异的铜合金，其中Cr、Zr、Sn的含量分别为0.1～0.4%、0.02～0.2%、0.01～0.3%，导电率达80%IACS以上，但其强度偏低，仅为550MPa。 

随着电子工业的迅猛发展，对传统铜基电工材料的强度、电导率、焊接、蚀刻等性能的要求也越来越高，因此，迫切需要开发一种新型高强高导引线框架材料铜合金。 

发明内容

本发明的目的是提供一种高强高导稀土铜合金。 

同时，本发明还提供一种高强高导稀土铜合金的制备方法。 

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是： 

一种高强高导稀土铜合金，由下述重量百分比的组分组成： 

0.2～1.0%的铬， 

0.1～0.4%的锆， 

0.1～0.2%的银， 

0.02～0.03%的磷， 

0.02～0.16%的稀土元素，所述的稀土元素为铈、铱、钕中的一种、两种或三种， 

余量为铜和不可避免的杂质元素。 

所述的稀土元素可以以两种混合的形式加入，两种稀土元素的重量比为1:（1～3）。 

按照重量比，所述的两种稀土元素铈:铱为1:（1～3），或铈:钕为1:（1～3），或铱:钕为1:（1～3）。 

所述的稀土元素也可以以三种混合的形式加入，三种稀土元素的重量比为1:1:（1～3）。 

按照重量比，所述的三种稀土元素铈:铱:钕为1:1:（1～3）。 

一种高强高导稀土铜合金的制备方法，包括以下步骤： 

（1）将铜、铬、锆、银、磷、稀土元素在1200～1300℃进行熔炼，熔融后注入铸模，形成铸锭； 

（2）将步骤（1）的铸锭加热至800～950℃，保温1～3小时，然后锻造加工形成棒材，锻造变形量60～80%，得到棒坯； 

（3）将步骤（2）的棒坯装入热处理炉中，在850～950℃保温1～2小时，然后进行水淬； 

（4）将步骤（3）淬火后的合金进行冷轧变形，变形量为20～80%； 

（5）将步骤（4）冷轧变形后的合金进行时效处理，时效温度为400～480℃，保温2～10小时，再进行冷轧变形，变形量为20～80%。 

所述的时效处理和冷轧变形可以为：第一次在时效温度460～480℃下保温2～4小时，进行冷轧变形，变形量为40～60%，第二次在时效温度450～480℃下保温2～4小时，再进行冷轧变形，变形量为60～75%。