[发明专利]一种耐高温铁青铜及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及铜合金及其应用技术领域，具体涉及一种耐高温软化性能优异，可应用于各种电子接插件、连接器、引线框架等电子、电气行业产品的耐高温铁青铜合金及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，电子设备的半导体装置和引线框架越来越朝大功率、大容量化、高度集成化、小体积的方向发展，电子与通讯设备内部的空间越来越小、集成化程度越来越高，散热要求越来越严。相应的LED行业，其产品也逐步向高亮度、大功率方向发展，这就导致其放热量大幅增大，这样的大热量会使元件周身的树脂劣化、载体变形，从而影响装配的尺寸稳定性，这就要求封装的载体必须具有良好的耐高温性能。因此，其使用的引线框架载体也需要向高导电(≥60％IACS)、高强度(抗拉强度≥400MPa)，特别是耐高温(500℃的高温下承受5分钟后，能维持达到原始硬度的80％以上)方向发展。

目前，LED行业常用引线框架材料为铁青铜，常规牌号如美标C19210、C19400，主要成分组成为Cu-Fe-P，可以实现400MPa左右的抗拉强度、60％％IACS的导电率，但耐高温软化性能就较差，经试验检测，其500℃的高温下承受5分钟后，能维持达到原始硬度的70％左右。

如公开号为CN105518164A、发明名称为铜合金板材及其制造方法以及载流部件的专利中，公开了一种导电性、强度、弯曲加工性及赋予TD的负荷应力时的耐应力松弛特性优良的Cu-Fe-P-Mg系铜合金板材，该铜合金板材含有Fe:0.05～2.50％、Mg：0.03～1.00％、P：0.01～0.20％，这些元素的含量满足Mg-1.18(P-Fe/3.6)≧0.03的关系；由固溶Mg量(质量％)/该合金的Mg含量(质量％)×100定义的Mg固溶率为50％以上，粒径50nm以上的Fe-P系化合物的存在密度为10.00个/10μm²以下,粒径100nm以上的Mg-P系化合物的存在密度为10.00个/10μm²以下。该专利的主要目的是获得优良的导电性、强度，特别是改善弯曲加工性、与挠曲变形的方向为TD的情况的耐应力松驰特性的Cu-Fe-P-Mg合金，但没有提到Cu-Fe-P-Mg合金的耐高温性能。

又如公开号为CN105908005A、发明名称为LED的引线框用铜合金板条的专利中，公开了一种Cu-Fe系铜合金板条，其重量百分比组成为：Fe：1.8～2.6mass％、P：0.005～0.20mass％、Zn：0.01～0.5mass％，余量由Cu和不可避免的杂质构成。该铜合金可使由Cu－Fe系铜合金板条构成的引线框的表面所形成的镀Ag反射膜的反射率提高，实现LED封装体的高亮度化。其铜合金板带的表面粗糙度为：算术平均粗糙度Ra低于0.06μm，十点平均粗糙度R_zJIS低于0.5μm，由原子力显微镜沿轧制垂直方向测量而取得的粗糙度曲线(AFM轮廓)中的长度50μm的范围的波谷部面积为1.3μm²以下，表面的由微细晶粒构成的加工变质层的厚度为0.5μm以下。该Cu－Fe系铜合金中添加的Zn具有使焊料的耐热剥离性提高的功效，具有将LED封装体组装到底座上时维持焊料接合可靠性的作用。

虽然本行业研发人员在Cu-Fe-P的基础上做了很多改善，但并没有解决铁青铜耐高温软化性能偏低的问题。本申请发明人经大量研究，通过对Cu、Fe、Sn、P元素组成及配比进行大量实验，发现能够实现铁青铜的抗拉强度450MPa以上，导电率85％IACS以上，硬度130HV以上的同时，耐高温软化温度可以达到在500℃下，保持5min后，硬度保持率在80％以上，与传统的引线框架材料相比，满足当前对耐高温性能的要求。鉴于此，本申请提出一种耐高温铁青铜及其制备方法和应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对当前LED行业对引线框架提出的耐高温性能要求，提供一种在抗拉强度、导电率、硬度满足要求的基础上，耐高温性能优异的铜合金，其在500℃下，保持5min后，硬度保持率≥80％原始硬度，具体可应用于各种接插件、连接器、引线框架等电子、电气行业产品的耐高温铁青铜及其制备方法和应用。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种耐高温铁青铜，该铁青铜的重量百分比组成包括：Fe：0.05～3.0％，Sn：0.005～0.25％，P：0.01～0.30％，余量为Cu和不可避免的杂质。