一種低濃度銅鎳硅合金材料及其制備方法與流程
1.本發(fā)明屬于銅合金領(lǐng)域，具體涉及一種低濃度銅鎳硅合金材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
2.銅鎳硅材料具有較高的強度、優(yōu)良的導(dǎo)電、抗應(yīng)力松弛及導(dǎo)熱性能好等特點，是航空航天、衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、5g通訊、新型汽車、網(wǎng)絡(luò)、智能家居、大規(guī)模集成電路等重點領(lǐng)域所必須和急需的關(guān)鍵基礎(chǔ)材料。但導(dǎo)電導(dǎo)、熱性能比傳統(tǒng)的銅鐵合金要低，不能滿足一些零件的導(dǎo)電、導(dǎo)熱需求，但銅鐵合金又存在強度不夠問題。
3.現(xiàn)有技術(shù)中，2010年6月2日公開的公開號為cn 101717877a的中國專利，公開了一種銅鎳硅青銅合金材料及其制備方法，鎳1.6-2.2％,硅0.4-0.8％,稀土合金0.008％,銅96.002-97.002％。上述銅鎳硅青銅合金材料,是通過配料、熔煉、鑄造、鋸切、擠壓、拉伸、矯直、檢驗、包裝入庫這些工藝制備,本發(fā)明所述的一種銅鎳硅青銅合金材料,抗應(yīng)力腐蝕能力增強；性能主要變化有硬度值降低,晶粒度減小。但是，該技術(shù)采用稀土合金，成本高，而且，產(chǎn)品性能強度較低，不能達到本領(lǐng)域?qū)︺~鎳硅合金材料性能要求。
4.2018年6月22日公開的公開號為cn108193080a的中國專利，公開了高強度、高導(dǎo)電耐應(yīng)力松弛銅鎳硅合金材料及其制備方法，成分為：為：ni 1.5～3.5％，co 0.2～0.5％，si 0.25～1.0％，cr 0.05～0.5％，mg 0.05～0.1％，混合稀土0.005～0.01％，混合稀土為gd和ce，其中g(shù)d與ce的質(zhì)量比為2:1，其余為cu。通過熔煉及鑄造，熱軋，固溶處理，銑面，一次冷軋，一次時效處理，二次冷軋，二次時效處理等工序得到該合金材料。該合金材料具有高強度、高導(dǎo)電、優(yōu)良應(yīng)力松弛性能、耐磨、耐蝕等性能，可以用于制作引線框架和彈性元件，廣泛應(yīng)用于電子電器、航空航天、儀器儀表等行業(yè)。其采用了混合稀土0.005～0.01％，混合稀土為gd和ce，成本高，市場競爭力小。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
5.本發(fā)明的目的在于提供一種低濃度銅鎳硅合金材料及其制備方法，通過設(shè)計成分中鎳含量較低，實現(xiàn)低濃度鎳，配合本技術(shù)的制備工藝，能控制析出相的大小、分布，提高材料的強度和導(dǎo)電率。
6.本發(fā)明具體技術(shù)方案如下：
7.一種低濃度銅鎳硅合金材料，包括以下質(zhì)量百分比成分：
8.ni1.0-1.8％，si0.15-0.25％，p0.01-0.03％,zn0.2-0.5％,sn0.02-0.05％，mg≤0.02％，余量為cu。
9.所述低濃度銅鎳硅合金材料，成分中，ni：si＝4-8：1；
10.所述低濃度銅鎳硅合金材料，抗拉強度：600～700mpa；屈服強度：550～680mpa；
11.所述低濃度銅鎳硅合金材料，導(dǎo)電性能達到≥60％ iacs；
12.所述低濃度銅鎳硅合金材料，折彎性能：橫向縱向在r/t＝1.5，180度不出現(xiàn)任何缺陷。
13.所述低濃度銅鎳硅合金材料的析出相的大小在100nm以下；
14.本發(fā)明提供的一種低濃度銅鎳硅合金材料的制備方法，包括以下步驟：
15.1)熔煉；
16.2)鑄造；
17.3)熱軋；
18.4)一次固溶處理；
19.5)銑面；
20.6)一次冷軋；
21.7)二次固溶處理；
22.8)時效處理；
23.9)清洗；
24.10)二次冷軋；
25.11)去應(yīng)力退火；
26.12)矯正；
27.13)分切；
28.14)包裝。
29.步驟1)所述熔煉，在1200-1300℃條件下進行；
30.步驟2)所述鑄造，在1180-1250℃進行；
31.步驟3)中，控制熱軋溫度930-990℃；
32.步驟4)中所述一次固溶處理，處理溫度700℃以上；
33.步驟7)中所述二次固溶處理是指：通過氣墊爐二次固溶處理；處理溫度700℃～850℃，處理時間10～30秒；
34.步驟8)時效處理具體為：450～550℃處理8～12小時；
35.步驟11)中所述去應(yīng)力退火，退火溫度450～550℃，退火時間5～15秒。
36.與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過鎳含量較低的成分設(shè)計，控制ni：si＝4～8：1，實現(xiàn)低濃度鎳成分，配合本技術(shù)的制備工藝，能夠?qū)崿F(xiàn)控制析出相的大小、分布，使析出相分布更均勻，析出相更小，在提高產(chǎn)品導(dǎo)電率的同時，具有較高的強度，而且，產(chǎn)品折彎表面光滑，改善折彎表面有橘皮的問題。本發(fā)明制備的材料大大的提高了材料的導(dǎo)電性能，使得導(dǎo)電性能達到銅鐵合金水平，且強度和耐腐蝕性大大優(yōu)于銅鐵合金。
附圖說明
37.圖1為對比例3產(chǎn)品折彎表面，有橘皮；
38.圖2為實施例1產(chǎn)品折彎表面，光滑；
39.圖3為對比例3產(chǎn)品組織圖；
40.圖4為實施例1產(chǎn)品組織圖。
具體實施方式
41.實施例1
42.一種低濃度銅鎳硅合金材料，包括以下質(zhì)量百分比成分：
43.ni 1.1％，si 0.16％，p0.01％,zn0.2％,sn0.03％，mg0.01％，余量為cu，成分中，ni：si＝6.88：1。
44.實施例1低濃度銅鎳硅合金材料的制備方法，包括以下步驟：
45.1)熔煉：在1243℃條件下進行；
46.2)鑄造：在1211℃條件下進行；
47.3)熱軋：熱軋溫度975℃；
48.4)一次固溶處理；處理溫度736℃以上；
49.5)銑面；
50.6)一次冷軋；
51.7)二次固溶處理：通過氣墊爐二次固溶處理；溫度730℃，處理時間15秒；
52.8)時效處理：在500℃處理10小時；
53.9)清洗；
54.10)二次冷軋；
55.11)去應(yīng)力退火：退火溫度500℃，時間10秒；
56.12)矯正；
57.13)分切；
58.14)包裝。
59.實施例1生產(chǎn)的低濃度銅鎳硅合金材料，抗拉強度：635mpa，屈服強度：580mpa；導(dǎo)電性能達到64％ iacs；折彎性能：橫向縱向在r/t＝1.5，180度不出現(xiàn)任何缺陷，折彎表面光滑，如圖2；實施例1產(chǎn)品組織圖，如圖4，析出相的大小在100nm以下。
60.實施例2
61.一種低濃度銅鎳硅合金材料，包括以下質(zhì)量百分比成分：
62.ni 1.2％，si0.17％，p0.02％,zn0.23％,sn0.03％，mg0.011％，余量為cu，成分中，ni：si＝7.06：1。
63.實施例2低濃度銅鎳硅合金材料的制備方法，包括以下步驟：
64.1)熔煉：熔煉溫度1251℃；
65.2)鑄造：鑄造溫度1196℃；
66.3)熱軋：熱軋溫度983℃；
67.4)一次固溶處理：處理溫度721℃以上；
68.5)銑面；
69.6)一次冷軋；
70.7)二次固溶處理：采用氣墊爐二次固溶處理，溫度750℃，時間15秒；
71.8)時效處理：在460℃處理12小時；
72.9)清洗；
73.10)二次冷軋；
74.11)去應(yīng)力退火：退火溫度450℃，處理時間15秒；
75.12)矯正；
76.13)分切；
77.14)包裝。
78.實施例2生產(chǎn)的低濃度銅鎳硅合金材料，抗拉強度：643mpa；屈服強度：583mpa；導(dǎo)電性能達到62％ iacs；折彎性能：橫向縱向在r/t＝1.5，180度不出現(xiàn)缺陷，折彎表面光滑。
79.實施例3
80.一種低濃度銅鎳硅合金材料，包括以下質(zhì)量百分比成分：
81.ni 1.5％，si 0.20％，p 0.01％,zn 0.3％,sn 0.03％，mg 0.010％，余量為cu，成分中，ni：si＝7.5：1。
82.實施例3低濃度銅鎳硅合金材料的制備方法，包括以下步驟：
83.1)熔煉：熔煉溫度為1280℃；
84.2)鑄造：鑄造溫度為1232℃；
85.3)熱軋：控制熱軋溫度969℃；
86.4)一次固溶處理：處理溫度717℃以上；
87.5)銑面；
88.6)一次冷軋；
89.7)二次固溶處理：采用氣墊爐二次固溶處理，處理溫度820℃，處理時間10秒；
90.8)時效處理：時效處理溫度550℃，處理時間8小時；
91.9)清洗；
92.10)二次冷軋；
93.11)去應(yīng)力退火：退火溫度550℃，退火時間7秒；
94.12)矯正；
95.13)分切；
96.14)包裝。
97.實施例3生產(chǎn)的低濃度銅鎳硅合金材料，抗拉強度：648mpa；屈服強度：593mpa；導(dǎo)電性能達到63％ iacs；折彎性能：橫向縱向在r/t＝1.5，180度不出現(xiàn)缺陷，折彎處表面光滑。
98.對比例1
99.一種銅鎳硅合金材料，包括以下質(zhì)量百分比成分：ni1.2％，si0.22％，p0.01％,zn 0.2％,sn0.04％，mg0.013％，余量為cu，成分中，ni：si＝5.5：1
100.對比例1銅鎳硅合金材料的生產(chǎn)方法如下：
101.1)熔煉：熔煉溫度1235℃；
102.2)鑄造：鑄造溫度1217℃；
103.3)熱軋：熱軋溫度987℃；
104.4)一次固溶處理；處理溫度717℃以上；
105.5)銑面；
106.6)一次冷軋；
107.7)二次固溶處理：氣墊爐二次固溶處理；處理溫度730℃，時間15秒；
108.8)時效處理：時效處理溫度400℃，時間12小時；
109.9)清洗；
110.10)冷軋；
111.11)去應(yīng)力退火：退火溫度500℃，退火時間10秒；
112.12)矯正；
113.13)分切；
114.14)包裝。
115.對比例1銅鎳硅合金材料性能如下：抗拉強度：573mpa；屈服強度：478mpa；導(dǎo)電性能達到51％ iacs；折彎性能：橫向縱向在r/t＝1.5，180度不出現(xiàn)任何缺陷，折彎表面光滑。
116.對比例2
117.一種銅鎳硅合金材料，包括以下質(zhì)量百分比成分：
118.ni1.1％，si0.31％，p0.011％,zn0.21％,sn0.03％，mg0.01％，余量為cu，成分中，ni：si＝3.5：1。
119.對比例2的生產(chǎn)方法如下：
120.1)熔煉：控制熔煉溫度1268℃；
121.2)鑄造：鑄造溫度1232℃；
122.3)熱軋；熱軋溫度983℃；
123.4)一次固溶處理；溫度721℃以上；
124.5)銑面；
125.6)一次冷軋；
126.7)二次固溶處理：氣墊爐二次固溶處理730℃，時間15秒；
127.8)時效處理：處理溫度500℃,時間10小時；
128.9)清洗；
129.10)一次冷軋；
130.11)去應(yīng)力退火：退火溫度500℃，時間10秒；
131.12)矯正；
132.13)分切；
133.14)包裝。
134.對比例2銅鎳硅合金材料性能如下：抗拉強度：651mpa；屈服強度：569mpa導(dǎo)電性能達到56％ iacs；折彎性能：橫向縱向在r/t＝1.5，180度不出現(xiàn)任何缺陷，折彎表面光滑。
135.對比例3
136.一種銅鎳硅合金材料，包括以下質(zhì)量百分比成分：ni 1.3％，si 0.21％，p0.01％,zn0.3％,sn0.03％，mg0.012％，余量為cu，成分中，ni：si＝6.2：1
137.對比例3的生產(chǎn)方法同實施例1，區(qū)別在于不進行二次固溶處理。
138.1)熔煉：熔煉溫度1251℃；
139.2)鑄造：鑄造溫度1207℃；
140.3)熱軋；熱軋溫度983℃；
141.4)固溶處理；處理溫度727℃以上；
142.5)銑面；
143.6)一次冷軋；
144.7)時效處理：處理溫度500℃,時間10小時；
145.8)清洗；
146.9)二次冷軋；
147.10)去應(yīng)力退火：退火溫度500℃，時間10秒；
148.11)矯正；
149.12)分切；
150.13)包裝。
151.對比例3銅鎳硅合金材料性能如下：抗拉強度：623mpa；屈服強度：571mpa；導(dǎo)電性能達到63％ iacs；折彎性能：橫向縱向在r/t＝1.5，180度折彎開裂。圖1為對比例3產(chǎn)品折彎表面，有橘皮。圖3為對比例3產(chǎn)品組織圖，析出相尺寸較大，不均勻。
技術(shù)特征：
1.一種低濃度銅鎳硅合金材料，其特征在于，所述低濃度銅鎳硅合金材料包括以下質(zhì)量百分比成分：ni1.0-1.8％，si0.15-0.25％，p0.01-0.03％,zn0.2-0.5％,sn0.02-0.05％，mg≤0.02％，余量為cu。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低濃度銅鎳硅合金材料，其特征在于，所述低濃度銅鎳硅合金材料，成分中，ni：si＝4-8：1。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的低濃度銅鎳硅合金材料，其特征在于，所述低濃度銅鎳硅合金材料，600～700mpa；屈服強度：550～680mpa；導(dǎo)電性能達到≥60％iacs。4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的低濃度銅鎳硅合金材料，其特征在于，所述低濃度銅鎳硅合金材料的折彎性能：橫向縱向在r/t＝1.5，180度不出現(xiàn)任何缺陷。5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的低濃度銅鎳硅合金材料，其特征在于，所述低濃度銅鎳硅合金材料的析出相的大小在100nm以下。6.一種權(quán)利要求1-5任一項所述低濃度銅鎳硅合金材料的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括以下步驟：1)熔煉；2)鑄造；3)熱軋；4)一次固溶處理；5)銑面；6)一次冷軋；7)二次固溶處理；8)時效處理；9)清洗；10)二次冷軋；11)去應(yīng)力退火；12)矯正；13)分切；14)包裝。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，步驟3)中，控制熱軋溫度930-990℃。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，步驟7)中所述二次固溶處理是指：處理溫度700℃～850℃，處理時間10～30秒。9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，步驟8)時效處理具體為：450～550℃處理8～12小時。10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，步驟11)中所述去應(yīng)力退火，退火溫度450～550℃，退火時間5～15秒。
技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種低濃度銅鎳硅合金材料及其制備方法，包括以下質(zhì)量百分比成分：i1.0-1.8％，Si0.15-0.25％，P0.01-0.03％,Zn0.2-0.5％,Sn0.02-0.05％，Mg≤0.02％，余量為Cu。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過鎳含量較低的成分設(shè)計，控制i：Si＝4～8：1，實現(xiàn)低濃度鎳成分，配合本申請的制備工藝，能夠?qū)崿F(xiàn)控制析出相的大小、分布，分布更均勻，析出相更小，在提高產(chǎn)品導(dǎo)電率的同時，具有較高的強度，而且，產(chǎn)品折彎表面光滑，改善折彎表面有橘皮的問題。題。題。
