[发明专利]一种高强度微米、纳米级孪晶铜合金丝材的制备方法

说明书

本发明公开了一种高强度微米、纳米级孪晶铜合金丝材的制备方法，具体为：(1)将铜合金铸锭在960‑980℃进行1‑2h固溶处理，固溶后冷却至室温，然后进行热挤压处理，得到铜合金棒材；(2)对铜合金棒材进行冷拔，得到铜合金丝材，将铜合金丝材进行高温感应退火处理，然后水冷至室温；(3)将铜合金丝材温度冷却至‑30～‑50℃，保温20‑40min，然后进行扭转处理，扭转处理温度为‑30～‑50℃，扭转速度为200‑500r/min；(4)将铜合金丝材进行时效处理。本发明方法能够获得微米、纳米级孪晶铜合金，大幅度提高了铜合金强度，同时不牺牲铜合金导电性。

技术领域

本发明涉及铜合金加工技术领域，具体涉及一种高强度微米、纳米级孪晶铜合金丝材的制备方法。

背景技术

高强高导铜合金(具有高强度和高导电性的铜合金又称为高强高导铜合金。)作为一种综合性能优良的结构功能材料，被广泛应用于大规模集成电路引线框架、电气工程开关触桥、连铸机结晶器内衬、高脉冲磁场导体、大功率异步牵引电动机转子和电气化铁路接触导线等。近些年来，以固溶时效强化铜合金为主，主要有Cu～Ni系列和Cu～Cr系列为典型，应用领域广泛。

一般情况下铜合金的强度和导电率两者是一对矛盾的存在，不论采用哪种方法提高铜合金的强度，其导电率都会有一定程度的下降，因此，制造高强高导的铜合金在技术上有很大难度。高强高导铜合金的强化机制合金强化法是指通过在铜基体中加入一定的合金元素，形成固溶体或过饱和固溶体，再通过机械加工或热处理的方法使其微观组织结构发生变化，从而获得高强度和高导电性兼备的铜合金。目前的铜合金主要通过冷变形的方法获得强化，主要是在塑性变形过程中由于位错的交互作用，形成割阶和胞状结构等阻碍，使位错运动阻力增大而产生硬化。这种加工硬化虽可以提高强度，但是由于冷变形时，合金内部会形成大量的缺陷，这些缺陷增加对电子的散射，增大电阻，合金强度虽有提升，但导电率大幅度下降。根本无法同时满足高强度和高导电的性能要求。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种高强度微米、纳米级孪晶铜合金丝材的制备方法。该制备方法将铜合金材料微米级的晶粒转化为微米、纳米级的孪晶结构，这种微米、纳米级的孪晶结构可以在提高铜合金材料强度的同时，不牺牲铜合金的导电性。

为实现发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种高强度微米、纳米级孪晶铜合金丝材的制备方法，具体包括以下步骤：

(1)将铜合金铸锭在960～980℃条件下进行1～2h固溶处理，固溶处理后将铜合金铸锭冷却至室温，然后对铜合金铸锭进行热挤压处理，得到铜合金棒材，并将铜合金棒材冷却至室温；

(2)对铜合金棒材进行冷拔处理，得到铜合金丝材，所述冷拔处理的减面率为45％～50％，将铜合金丝材进行高温感应退火处理，然后水冷至室温，其中，所述高温感应退火的温度为680～800℃；根据实际生产的铜合金产品线径要求，重复上述操作步骤，直至得到符合目标铜合金产品线径要求的铜合金丝材；

(3)将经过步骤(2)处理后的铜合金丝材的温度冷却至-30℃～-50℃，保温20min～40min，然后对铜合金丝材进行扭转处理，使其产生扭转塑性形变；其中，所述扭转处理的温度为-30℃～-50℃，扭转速度为200～500r/min(转/分钟)，扭转角度为10～40r/米铜合金丝材(即每米铜合金丝材的扭转角度为10～50r)；

(4)将经过步骤(3)处理后的铜合金丝材进行时效处理，即得到高强度微米、纳米级孪晶铜合金丝材。

根据上述的制备方法，优选地，步骤(1)中所述热挤压处理的温度为700℃～820℃。

根据上述的制备方法，优选地，步骤(1)中所述热挤压处理的挤压比为10:1～15:1。

根据上述的制备方法，优选地，步骤(2)中所述高温感应退火处理过程铜合金丝材的走线速度为200～400m/min。