[发明专利]一种高强导电抗高温软化Cu-Fe合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高强导电抗软化Cu‑Fe合金及其制备方法，所述合金的成分Cu、Fe、In、Mg及不可避免杂质元素，Cu是合金基体，Fe、In、Mg，其含量：Fe含量：3wt％‑12wt％；In含量：0.1～0.5wt％；Mg含量：0.05～0.2wt％。Cu相和Fe相是合金的主要组成物相，通过In、Mg的加入及铸造过程中冷却速率控制实现Fe相尺寸的细化和均匀分布。本发明通过调整合金配比以及采用特熔炼铸造—均匀化处理—形变热热处理的步骤，制备高强导电抗软化Cu‑Fe合金，抗拉强度、导电率、软化温度分别可达到900～1200MPa、55～70％IACS、450～520℃，且合金的屏蔽性能优良。

技术领域

本发明涉及合金熔炼加工领域，具体的涉及一种高强导电抗高温软化Cu-Fe合金及其制备方法。

背景技术

铜合金具有优良的性能，具有优良的合金化特性，是目前较为经济的环保导电材料，主要应用于引线框架、电焊电极、开关触头、电力火车空导线等领域。目前铜合金高强高导化过程中，遇到的问题是：少量的合金元素强化效果不明显；大量的合金元素会恶化合金的导电性能；以及现有技术中的铜导线电导率与强度难以同时达到高标准，铜合金强化后，其导电率必然会下降；目前真空开关、焊咀、电接触轮等领域，除了高强度和高导电性，还需要铜合金具有较高的高温抗软化强度。

铜铁合金因具有优良的强度、导电、磁屏蔽等性能及低成本优势在交通运输、航空航天、国防军工等领域具有广泛的应用前景，然而，由于铜铁合金在凝固过程中Fe相尺寸粗大和易偏聚的特征，导致该系列合金难以制备高品质的铸坯，在后续挤压、拉拔和轧制等加工过程中容易导致断线、起皮的缺陷，给最终产品的制备带来了难以克服的困难。此外，在铜合金加工过程中需要进行焊接、封装等加工，以及在传统的半导体封装件或电子部件中，对材料抗高温软化温度的要求一般为380℃，因此要求铜合金兼具良好的强度及导电性的同时具有较好的抗高温软化性能。但是随着元件形状的复杂化，对半导体封装件、电子部件等的铜合金材料的焊接或引线接合工艺提出了更高的要求，需要将材料的抗高温软化温度提高至更高的水平以满足现代材料发展的需求。因此开发设计新型的Cu-Fe合金成分，配合铸造、热处理和加工过程的控制，实现Fe相尺寸的细化，进一步提高材料的综合性能，制备高强导电抗高温软化同时在成本上具有优势铜铁合金具有重要意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种高强导电抗高温软化Cu-Fe合金及其制备方法，能有效改善现有合金中部分性能不足的问题，提升合金的高强导电性、高抗软化性性能。为了实现本发明的目的，拟采用如下技术方案：

本发明一方面涉及一种高强导电抗高温软化Cu-Fe合金，所述合金的成分包括Cu、Fe、In、Mg及不可避免杂质元素，其中，Cu是合金基体，Fe、In、Mg是主合金元素，其含量：

Fe含量：3wt％-12wt％；

In含量：0.1～0.5wt％；

Mg含量：0.05～0.2wt％；

此外，任选的，合金中还包含微量的Cr、P、Mn、Ag、Co、Mo、As、Sb、Al、Hf、Zr、Ni、Ti、Ta、Sn、Zn、Sr等元素，其总含量为0.01～0.4wt％。

在本发明的一个优选实施方式中，所述的一种高强导电抗高温软化Cu-Fe合金，优化的成分如下：

Fe含量：8wt％-10wt％；

In含量：0.2～0.4wt％；

Mg含量：0.08～0.12wt％；

此外，任选的，合金中还包含微量的Cr、P、Mn、Ag、Co、Mo、As、Sb、Al、Hf、Zr、Ni、Ti、Ta、Sn、Zn、Sr等元素，其总含量为0.1～0.2wt％。

通过上述优化的成分，本发明可以进一步提高合金性能。