[发明专利]铜铁磷系合金用变质剂、其制备方法及应用

说明书

本发明提供了一种铜铁磷系合金用变质剂、其制备方法及应用。该变质剂为块状结构，按重量百分比计，包含2.5～10wt.％的稀土元素RE，2.5～7.5wt.％的B，1～5wt.％的Ti，1～5％的Mg，余量为Cu；RE为Ce、La、Y和Sr的混合物。本发明的铜铁磷系合金用变质剂通过多元素的复合作用，能够显著提升铜铁磷系铜合金熔体的形核率、细化晶粒组织、净化合金熔体，从而改善铸锭组织的缺陷，减少合金后续出现气泡起皮的几率，铸坯质量得到显著提升，以变质剂合金块的形式加入到铜铁磷系合金熔体中，能够起到高效协同变质和细化作用，烧损率低，且上述稀土元素和合金元素廉价易得，能够进一步降低成本。

技术领域

本发明涉及铜合金熔铸加工领域，具体而言，涉及一种铜铁磷系合金用变质剂、其制备方法及应用。

背景技术

在高铜合金材料中，引线框架材料是电子信息、汽车、航空航天、武器装备等领域芯片支撑不可或缺的关键材料，目前普遍应用的框架材料主要是CuFeP系合金，并以C19400和C19210为主。但在制备CuFeP系高铜合金过程中，其合金铸锭普遍存在气孔、夹杂和晶粒粗大的问题，使得后续成品带材存在气泡、分层和开裂等方面的缺陷。尤其是目前铜加工企业生产的CuFeP系合金，所用的原材料基本为回料，回料中的油、水和杂质含量较多。

在现有技术中，专利CN101768680B公布了一种适用于引线框架用铜合金的复合变质剂方法，该复合变质剂添加了Cr、Mg、Zr、Ti和稀土元素La、Ce、Y和Sc，能够细化框架用铜合金的组织，但是该专利中的变质剂分别以各元素制成中间合金进行添加，添加方式复杂，变质细化效果相对较差，同时添加的稀土元素Sc价格较贵，添加量较大，复合变质剂成本高。专利CN104404263B公布了一种废杂铜复合精炼剂及其制备方法和应用，该专利给出了熔炼紫杂铜精炼剂的制备方法，说明了精炼剂熔体除杂的效果，但该专利并未说明晶粒细化的效果，且中间合金的含量均较高，加大了熔炼铸造的难度。综上所述，现有的变质剂成本较高，合金烧损严重，并且无法解决铜铁磷系合金的气孔、夹杂和晶粒粗大问题，成品带材存在气泡、分层和开裂的几率仍较大。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种铜铁磷系合金用变质剂、其制备方法及应用，以解决现有技术中铜铁磷系合金用变质剂成本高、效果差的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种铜铁磷系合金用变质剂，变质剂为块状结构，按重量百分比计，变质剂包含2.5～10wt.％的稀土元素RE，2.5～7.5wt.％的B，1～5wt.％的Ti，1～5％的Mg，余量为Cu；RE为Ce、La、Y和Sr的混合物。

进一步地，块状结构的最大长度为15cm，最小长度为1cm，且按重量百分比计，变质剂包含0.5～5wt.％的Ce，0.5～5wt.％的La，0.5～5wt.％的Y和0.5～5wt.％的Sr。

进一步地，按重量百分比计，变质剂包含2.5～6.5wt.％的稀土元素RE，5～7.5wt.％的B，2～5wt.％的Ti，2～5％的Mg，余量为Cu；优选地，变质剂包含0.5～1wt.％的Ce，0.5～3wt.％的La，0.5～1wt.％的Y和0.5～1wt.％的Sr。

根据本发明的另一方面，提供了一种上述铜铁磷系合金用变质剂的制备方法，包括以下步骤：步骤S1，按照变质剂组成进行配料，得到电解铜、CuRE中间合金、CuB中间合金、CuTi中间合金和CuMg中间合金；步骤S2，将电解铜依次进行熔炼和第一保温，在第一保温条件下依次加入CuB中间合金、CuRE中间合金、CuTi合金和CuMg中间合金，得到变质剂前驱体；步骤S3，将变质剂前驱体依次进行第二保温和静置，然后浇铸冷却，得到铜铁磷系合金用变质剂。

进一步地，电解铜为阴极电解铜，其中铜的重量百分含量为99.95～99.99％；优选地，按重量百分比计，CuB中间合金包含4～10％的B，CuTi中间合金包含10～25％的Ti，CuMg中间合金包含15～20％的Mg。