[发明专利]一种铜锆合金板带材及其制备方法

说明书

本发明公开的铜锆合金板带材的质量百分比组成包括Zr：0.05wt％～0.5wt％、O：≤10ppm，余量为Cu和不可避免的杂质；该板带材的垂直于轧制方向的截面上，将含O的析出相粒子的个数记为A，A≤5个/μm²。本发明通过调整Zr的添加量以及O元素的含量，控制板带材的垂直于轧制方向的截面上的含O的析出相粒子的个数，在保证板带材具有良好的导电性能和优异的耐高温性能的同时，能够提高其强度和冷加工性能。该板带材的抗拉强度在350MPa以上，导电率在85％IACS以上，软化温度≥500℃；宽度方向的延伸率δ_w与长度方向的延伸率δ_l满足δ_w/δ_l≥0.6，冷加工性能良好，在冷加工过程中不易产生裂纹。

技术领域

本发明属于铜合金技术领域，具体涉及一种铜锆合金板带材及其制备方法。

背景技术

铜基合金具有较好的导电性能、导热性能和耐腐蚀性能等物化性能，在电子电气等领域应用十分广泛，尤其涉及连接器、引线端子、开关等电子零件的多种用途。随着科学技术的发展，电子电气元件逐渐小型化、轻量化，元件在使用过程中流动的电流密度也越来越高，同时伴随着元件的发热，需要在高温工况下具有更长的使用寿命，这对材料的导电性能和耐高温性能提出了相当高的要求。

铜锆合金作为一种高导铜合金，具有良好的耐高温性能，但难以在确保上述性能的前提下保持良好的强度和冷加工性能，原因在于：一方面，对于铜合金而言，导电性能和强度是相互排斥的，例如铜锆合金为沉淀强化型合金，在制备过程中会在铜基体中形成细小分散的金属间化合物颗粒，从而改善合金的力学性能，同时会引起导电性能的降低；另一方面，由于各组成元素的熔点的不同，在化合物形成的过程中，不均匀的应变会产生局部的应力集中，在进行后续的冷加工时，可能会导致缺陷乃至裂纹的出现。

目前急需开发一种高导耐热的铜合金材料，要求具有良好的强度和冷加工性能，能够满足电子电气元件日益增长的性能需求，同时在冷加工过程中不易产生裂纹。鉴于此目的，本发明提出一种铜锆合金板带材及其制备方法。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种铜锆合金板带材，该铜锆合金板带材具有优异的耐高温性能和良好的导电性能、强度和冷加工性能。

本发明解决第一个技术问题所采用的技术方案为：一种铜锆合金板带材，该铜锆合金板带材的质量百分比组成包括Zr：0.05wt％～0.5wt％、O：≤10ppm，余量为Cu和不可避免的杂质；该铜锆合金板带材的垂直于轧制方向的截面上，将含O的析出相粒子的个数记为A，A≤5个/μm²。

本发明中Zr作为主要的合金元素，通过固溶处理溶入铜基体中形成过饱和固溶体，之后固溶体在热处理过程中分解为弥散分布的析出相。适量的Zr元素能够大大降低晶界能，并产生溶质拖曳和第二相钉扎晶界，从而提升耐热性和强度；且Zr在Cu基体中的溶解度很低，低溶解度的合金元素Zr对合金整体的导电性能影响十分有限，能够保证合金良好的导电性能。若Zr含量过高，则析出相的尺寸随之增大并会产生富集，不仅会使得合金的导电率急剧降低，还会对合金的冷加工性能产生恶化效果；若Zr含量过低，则无法起到析出强化的效果。因此，本发明铜锆合金板带材中的Zr含量控制在0.05wt％～0.5wt％范围内。

O元素在合金中超过一定含量会产生不利的作用，由于高铜合金在熔炼过程中出现吸气现象的倾向较大，造成合金熔体的氧含量超标，一方面会加剧合金元素的过度烧损，另一方面会产生夹杂物等缺陷，影响后续的加工。此外，若O含量过高对合金的机械性能也会产生不利的影响，故可通过真空熔铸、高纯度覆盖剂或脱氧剂等方式，将本发明铜锆合金板带材的O含量严格控制在10ppm以下。