一种高强高导铜合金板带及其制备方法与流程

本发明涉及有色金属合金，具体是涉及一种高强高导铜合金板带及其制备方法。

背景技术：

1、强高导电铜合金是一种被广泛使用的功能材料，多被应用于制作引线框架、接触导线、磁场导体等电气工业中。但是随着我国电器工业的飞速发展，传统的铜合金的强度及其导电性能都已不能满足当下的工业需求，并且在使用传统方法制备铜合金时，为使其具有高强度，其导电性在制备过程中都要受到一定的损耗。而随着科学的不断进步，一些新型的制备方法正在不断被发现，为高强高导铜合金的生产提供了方向。目前市场上提出“双70”铜合金概念，即导电率≥70％iacs并且强度也要≥700mpa。这种合金同时具有优异的导电和强度，受到市场的追捧，有望成为下一代高强高导铜合金主要材料。

2、目前现有正常铬锆铜性能为强度400-600mpa，电导率>75％iacs，在一些应用上，电导率过剩，强度不高，铜镍硅系材料强度700-900mpa，电导率40-60％ iacs，强度较高，但电导率不足，难以满足高强高导铜合金要求，

3、目前的技术通过加入稀土元素的方式来提高铜合金的导电性和强度，以满足“双70”的技术要求，但是稀土元素的价格高，且难以添加，导致铜合金的生产成本大幅度增加，不适用于高强高导铜合金的大规模推广，严重限制了铜合金的应用。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供了一种高强高导铜合金板带及其制备方法。

2、本发明的技术方案是：一种高强高导铜合金板带及其制备方法，包括以下步骤：

3、s1、配料：

4、准备镍板、锆铬合金、稀土粉末、电解铜板、cu-x合金块，按以下质量百分比含量配比原料：cr：0.5-1.2％，ni：0.5-1.5％，zr：0.05-0.25％，x：0.05-0.25％，稀土：0.05％，余量为cu；

5、x为si、fe、sn、ag、ti、al、nb元素中的一种或者多种；

6、s2、熔炼：

7、将配好的镍板、锆铬合金、电解铜板、cu-x合金块进行装炉，升温进行熔化，完全熔化后，加脱氧剂，所述脱氧剂占熔体总质量的0.5-1％，然后加入稀土粉末，搅拌速度为50-60r/min，持续搅拌20-30min后，开始出炉，得到熔体；

8、s3、铸造：

9、将步骤s2中得到的熔体浇入结晶器内，开始铸造，铸造速度为60-80mm/min，铸造过程采用振动铸造，得到成分合格的铸锭；

10、s4、热轧：

11、将步骤s3中得到的铸锭放入电阻炉中进行加热，在930-950℃保温2-4h，再进行热轧，所述热轧的道次数目为7道次，热轧完后，进行空心打卷，得到热轧坯料；

12、s5、固溶：

13、将步骤s4得到的热轧坯料放入电阻炉中，加热至980℃，保温2h，然后水冷至室温，得到固溶坯料；

14、s6、铣面：

15、将步骤s5中得到的固溶坯料在开卷机上开卷后，用双面铣削设备进行上下铣削，单面铣削厚度均为0.5-1.0mm，除去热轧坯表面的氧化皮，得到铣面后坯料；

16、s7、初轧：

17、将步骤s7中得到的铣面后坯料采用四辊可逆初轧机进行7道次可逆轧制，冷轧的总加工率为60-80％。得到冷轧板带；

18、s8、退火：

19、将步骤s7中得到的冷轧板带用钟罩退火炉进行气氛保护退火，升温时间为2h，保温温度为400-500℃，保温时间为4-5h，待温度降至40℃以下，进行出炉，得到退火板带；

20、s9、精轧：

21、将步骤s8中得到的退火板带采用四辊可逆精轧机进行7道次可逆轧制，冷轧的总加工率为40-60％，得到精轧板带；

22、s10、退火：

23、将步骤s9中得到的精轧板带用钟罩退火炉进行气氛保护退火，升温时间为1.5h，保温温度为300-400℃，保温时间为4-5h，待温度降至40℃以下出炉，得到最终成品。

24、进一步地，步骤s2中所述的脱氧剂由以下重量份的成分组成：1-3份钇粉、1-2份铒粉、0.5-1份铕粉、7-8份ti份、5-10份ni-mg合金粉。

25、说明：上述的脱氧剂能有效降熔体内氧含量，同时提高合金的强度；

26、进一步地，步骤s1中所述步骤s1的cu-x合金块中x元素的质量百分比含量为5-10％，余量为cu。

27、说明：上述元素能有效提高合金的强度；

28、进一步地，步骤s2中的升温速率为8-12℃/min，升温至1350-1400℃。

29、说明：过高的升温速率会导致金属体系内部无序化程度，使金属的熔点增高，降低熔炼的速度，过低则金属熔化慢，同样降低了金属的熔化效率。

30、进一步地，步骤s3中所述的振动铸造时熔体出炉温度1350-1400℃，浇注温度为1250-1400℃，振动铸造时的铸造频率为1500-2000hz、振幅为1-2mm。

31、说明：上述出炉温度能保证浇筑时的熔体温度不会太低，振动铸造振动使合金的晶粒得到明显的细化，提高铸件的密实度、力学性能和金相级别。。

32、进一步地，步骤s4中所述热轧的初轧温度为900℃，终轧温度750-900℃，热轧总加工率为70-80％，空心打卷的速度为1-2m/min。

33、说明：上述热轧温度下进行热轧，有利于提高板材轻度以及延伸率。

34、进一步地，步骤s6中所述的铣刀转速800-1000r/min，进给量为1-2mm/r。

35、说明：上述转速和进给量的参数下，有利于提高工件加工表面的光洁度。

36、进一步地，步骤s8和s10中所述的气氛保护采用的氩气，纯度为≥99％，钟罩退火炉气压为99-105kpa。

37、说明：纯度越高的炉内含氧量越低，有利于提高板材的强度，炉内气压与外界气压基本持平，能有效降低炉壁所承受的压力，提高钟罩退火炉的使用寿命。

38、进一步地，所述步骤s7和步骤s9中初轧和精轧的冷轧温度为10-35℃，初轧平均每道次轧制压力为50n/mm2，精轧平均每道次轧制压力为40n/mm2。

39、说明：上述轧制压力下，冷轧的效果最好，冷轧效率高。

40、进一步地，步骤s1中稀土粉末为la、ce、y元素中的一种或者多种。

41、说明：上述元素加入合金中，能有效提高合金板材的抗拉强度。

42、本发明的有益效果是：

43、(1)该合金为cu-cr-zr-ni-x-稀土，稀土为la、ce、y等中的一种或者多种，x为si、fe、sn、ag、ti、al、nb等元素中一种或者多种，本发明成分设计主要在常规cu-cr-zr合金添加其他元素，明显提高合金强度，本发明所制备的合金导电率≥70％iacs，抗拉强度≥700mpa。

44、(2)本合金强化主要为变形强化+时效性强化，合金经时效处理后，组织中析出弥散分布的强化相，主要为单质cr、cu3zr、nix相，关键在于nix组合调配，保证添加元素充分析出，尽量减少对电导率的影响。