本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種高強(qiáng)高導(dǎo)銅合金線材，其質(zhì)量百分比組成為Sn：0.10～1.0％，余量為Cu和不可避免的雜質(zhì)；該銅合金線材橫截面的微觀組織中，<100>、<110>和<111>絲織構(gòu)的面積百分比S100、S110和S111滿足：S100/(S110+S111)≥0.8；其制備工藝流程包括：熔鑄、熱加工、粗冷加工、中間熱處理和精冷加工。本發(fā)明專利技術(shù)通過對(duì)Cu?Sn合金線材的織構(gòu)組織情況進(jìn)行控制，可以實(shí)現(xiàn)抗拉強(qiáng)度在400MPa以上，導(dǎo)電率在65％IACS以上；對(duì)線材循環(huán)施加1％應(yīng)變的應(yīng)力的負(fù)載并卸載，直至線材斷裂為止，循環(huán)次數(shù)在10000次以上；該線材具有高強(qiáng)度、高導(dǎo)電性能及優(yōu)異的拉伸疲勞性能，可應(yīng)用于汽車線束、醫(yī)療線束、工業(yè)機(jī)器人、消費(fèi)電子等領(lǐng)域。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于銅合金領(lǐng)域，具體涉及一種高強(qiáng)高導(dǎo)銅合金線材及其制備方法。
技術(shù)介紹
1、銅合金作為典型的電子材料，是現(xiàn)代電子工業(yè)和科技發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，尤其是高性能銅合金，在汽車、微電子以及航空航天等高新
是關(guān)鍵的基礎(chǔ)材料，對(duì)電子信息
的發(fā)展也起到重要支撐作用。
2、以汽車行業(yè)為例，汽車線束作為整車的重要零部件，占到整車總重量的不小比重，而線束主要組成部分的導(dǎo)線，其輕量化思路主要有兩種，一是以更為輕質(zhì)的鋁導(dǎo)線替代銅導(dǎo)線，但限于鋁導(dǎo)線的性能不足，在許多高性能需求的情況下無(wú)法滿足使用需求；二是降低線徑，以達(dá)到輕質(zhì)化的目的。如何降低線徑，使小線徑的線束既能滿足信號(hào)傳輸?shù)囊螅材軡M足壓接的拉伸強(qiáng)度，端子插入的結(jié)合力等是銅合金線材在輕量化趨勢(shì)下的關(guān)鍵問題。為滿足機(jī)械性能的要求，出現(xiàn)了cu-sn、cu-ag、cu-mg等合金化銅線以及銅包鋼等解決方案，尤其以cu-sn系線材，由于同時(shí)具有優(yōu)越的強(qiáng)度和導(dǎo)電性能，受到廣大新能汽車企業(yè)的青睞。
3、應(yīng)用于線束的金屬導(dǎo)電——銅合金導(dǎo)線在交變應(yīng)力作用下，應(yīng)力應(yīng)變值雖然未超過材料本身的極限，但經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間循環(huán)往復(fù)施加在導(dǎo)線上后容易突發(fā)脆性斷裂，這些應(yīng)變載荷包括拉伸載荷、彎曲載荷以及惡劣環(huán)境下可能存在的熱載荷。針對(duì)上述問題，需要開發(fā)一款滿足高強(qiáng)高導(dǎo)，同時(shí)具有優(yōu)異拉伸疲勞性能的銅合金線材。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)所要解決的第一個(gè)技術(shù)問題是，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種具有優(yōu)異拉伸疲勞性能的高強(qiáng)高導(dǎo)銅合金線材。
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p>2、本專利技術(shù)解決第一個(gè)技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：一種高強(qiáng)高導(dǎo)銅合金線材，該銅合金線材的質(zhì)量百分比組成為sn：0.10～1.0％，余量為cu和不可避免的雜質(zhì)；該銅合金線材橫截面的微觀組織中，<100>、<110>和<111>絲織構(gòu)的面積百分比s100、s110和s111滿足：s100/(s110+s111)≥0.8。3、本專利技術(shù)合金線材中sn為主要的強(qiáng)化元素，隨著sn含量的增加，線材的硬度、強(qiáng)度逐漸增大。當(dāng)在銅基體中加入少量sn合金元素時(shí)，sn在銅基體中主要以固溶形式存在，一方面sn溶質(zhì)原子溶入銅基體中，使得銅基體的晶格常數(shù)變大并引起晶格畸變，對(duì)在滑移面上運(yùn)動(dòng)的位錯(cuò)有阻礙作用；另一方面在位錯(cuò)線上偏聚的sn原子對(duì)位錯(cuò)起到釘扎作用，0.10wt％以上的sn能起到可觀的強(qiáng)化效果。隨著基體中sn元素含量的增加，引起銅基體的晶格常數(shù)以及晶格畸變?cè)龃螅鸬降膹?qiáng)化作用就越大，硬度和強(qiáng)度隨之增加。同時(shí)隨著sn元素含量的增加，合金的導(dǎo)電率出現(xiàn)明顯下降。這是因?yàn)榻饘俚膶?dǎo)電是自由電子定向移動(dòng)的結(jié)果，而電阻主要由基體中固溶原子、雜質(zhì)、位錯(cuò)、空位以及界面等對(duì)電子的散射作用所引起的。sn溶質(zhì)原子的存在造成了晶格畸變，會(huì)加劇電子的散射作用，導(dǎo)致合金的電阻率增大，隨著sn含量的增加，合金的電阻率將逐漸增大，導(dǎo)電率顯著降低。從控制合金線材綜合性能的角度考慮，sn元素的加入量不應(yīng)過多，以1.0wt％以下為宜，因此本專利技術(shù)sn含量為0.10～1.0wt％。
4、本專利技術(shù)銅合金線材橫截面的微觀組織中，<100>、<110>和<111>絲織構(gòu)的面積百分比s100、s110和s111滿足：s100/(s110+s111)≥0.8。
5、銅合金線材在塑性加工以及熱處理過程中會(huì)發(fā)生一系列晶體取向的變化，即織構(gòu)狀態(tài)的轉(zhuǎn)變，相同合金成分的銅合金在不同織構(gòu)狀態(tài)下性能也會(huì)發(fā)生變化。本專利技術(shù)銅合金線材微觀組織中織構(gòu)類型主要是<100>、<110>和<111>絲織構(gòu)，專利技術(shù)人經(jīng)過對(duì)銅合金線材的各種織構(gòu)狀態(tài)反復(fù)研究試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)銅合金線材橫截面的微觀組織中，<100>、<110>和<111>絲織構(gòu)的面積百分比s100、s110和s111滿足：s100/(s110+s111)≥0.8時(shí)，銅合金線材具有良好的抗拉強(qiáng)度和導(dǎo)線性能，同時(shí)拉伸疲勞性能也十分良好。
6、作為優(yōu)選，本專利技術(shù)銅合金線材橫截面的微觀組織中，表面層與中心層的<110>絲織構(gòu)的面積百分比s表110和s中110滿足：s表110/s中110≥1.2，所述的中心層為以該銅合金線材橫截面的中心點(diǎn)為中心等比例縮小的區(qū)域，所述的中心層在該銅合金線材橫截面上的面積占比為36％，所述的表面層為該銅合金線材橫截面上的除所述的中心層以外的區(qū)域。
7、當(dāng)銅合金線材在進(jìn)一步拉伸，尤其是以減徑為目的的拉伸加工中，線材表面與中心的應(yīng)力應(yīng)變情況存在差異，專利技術(shù)人經(jīng)過對(duì)銅合金線材表面到中心不同梯度的織構(gòu)狀態(tài)反復(fù)研究試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，銅合金線材橫截面的微觀組織中，表面層與中心層的<110>絲織構(gòu)的面積百分比s表110和s中110滿足：s表110/s中110≥1.2時(shí)，銅合金線材具有更理想的拉伸疲勞性能，更耐受進(jìn)一步的減徑拉伸加工。
8、作為優(yōu)選，本專利技術(shù)銅合金線材橫截面的微觀組織中的平均晶粒尺寸為0.5～10μm。對(duì)銅合金線材的結(jié)晶情況加以控制，能夠較好地平衡線材的綜合性能。若平均晶粒尺寸太小，晶粒過于細(xì)化，加工硬化效果變差，抗拉強(qiáng)度難以滿足要求；反之若平均晶粒尺寸過大，晶粒過于粗大，容易發(fā)生不均勻變形，導(dǎo)致拉伸疲勞性能變差。
9、作為優(yōu)選，本專利技術(shù)銅合金線材的質(zhì)量百分比組成中還包括總量為0.001～0.5％的選自zn、mg、al、ni、mn、si、ti、cr、ag、zr、in、p和b中的至少一種元素。上述可選元素的適量添加有助于細(xì)化晶粒、脫氧除碳，提高合金純凈度，從而改善合金的導(dǎo)電性能。部分元素還能夠通過形變熱處理工藝形成析出強(qiáng)化相，促進(jìn)合金元素析出，提升合金強(qiáng)化效果，使合金具有更高的強(qiáng)度、硬度。當(dāng)上述可選元素的總量大于等于0.001wt％時(shí)，能夠起到上述強(qiáng)化效果，但如果上述可選元素的總量超過0.5wt％，會(huì)降低sn元素的溶解度極限或造成基體中的固溶程度提高，顯著降低導(dǎo)電性和拉伸疲勞性能。因此，本專利技術(shù)將上述可選元素的總量控制在0.001～0.5wt％。
10、本專利技術(shù)銅合金線材的抗拉強(qiáng)度在400mpa以上，導(dǎo)電率在65％iacs以上。對(duì)該銅合金線材循環(huán)施加1％應(yīng)變的應(yīng)力的負(fù)載并卸載，直至該銅合金線材斷裂為止，該銅合金線材的循環(huán)次數(shù)在10000次以上。
11、本專利技術(shù)銅合金線材最終成品可為圓線、扁線等，其表面可增設(shè)鍍層。增設(shè)鍍層的本專利技術(shù)銅合金線材尤其適合作為汽車線束等電子電氣設(shè)備元件的原材料。鍍層中的元素不限定在本專利技術(shù)銅合金線材的質(zhì)量百分比組成范圍內(nèi)。
12、本專利技術(shù)所要解決的第二個(gè)技術(shù)問題是，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種具有優(yōu)異拉伸疲勞性能的高強(qiáng)高導(dǎo)銅合金線材的制備方法。
13、本專利技術(shù)解決第二個(gè)技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：一種高強(qiáng)高導(dǎo)銅合金線材的制備方法，制備工藝流程包括：熔鑄、熱加工、粗冷加工、中間熱處理和精冷加工，以所述的中間熱處理和所述的精冷加工這兩個(gè)工序?yàn)橐惠喲h(huán)步驟，重復(fù)該循環(huán)步驟若干輪，該若干輪本文檔來(lái)自技高網(wǎng)
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【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種高強(qiáng)高導(dǎo)銅合金線材，其特征在于，該銅合金線材的質(zhì)量百分比組成為Sn：0.10～1.0％，余量為Cu和不可避免的雜質(zhì)；該銅合金線材橫截面的微觀組織中，<100>、<110>和<111>絲織構(gòu)的面積百分比S100、S110和S111滿足：S100/(S110+S111)≥0.8。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)高導(dǎo)銅合金線材，其特征在于，該銅合金線材橫截面的微觀組織中，表面層與中心層的<110>絲織構(gòu)的面積百分比S表110和S中110滿足：S表110/S中110≥1.2，所述的中心層為以該銅合金線材橫截面的中心點(diǎn)為中心等比例縮小的區(qū)域，所述的中心層在該銅合金線材橫截面上的面積占比為36％，所述的表面層為該銅合金線材橫截面上的除所述的中心層以外的區(qū)域。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)高導(dǎo)銅合金線材，其特征在于，該銅合金線材橫截面的微觀組織中的平均晶粒尺寸為0.5～10μm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)高導(dǎo)銅合金線材，其特征在于，該銅合金線材的質(zhì)量百分比組成中還包括總量為0.001～0.5％的選自Zn、Mg、Al、Ni、Mn、Si、Ti、Cr、Ag、Zr、In、P和B中的至少一種元素。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～4中任一項(xiàng)所述的高強(qiáng)高導(dǎo)銅合金線材，其特征在于，該銅合金線材的抗拉強(qiáng)度在400MPa以上，導(dǎo)電率在65％IACS以上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1～4中任一項(xiàng)所述的高強(qiáng)高導(dǎo)銅合金線材，其特征在于，對(duì)該銅合金線材循環(huán)施加1％應(yīng)變的應(yīng)力的負(fù)載并卸載，直至該銅合金線材斷裂為止，該銅合金線材的循環(huán)次數(shù)在10000次以上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1～4中任一項(xiàng)所述的高強(qiáng)高導(dǎo)銅合金線材，其特征在于，該銅合金線材的表面增設(shè)有鍍層。
8.權(quán)利要求1～7中任一項(xiàng)所述的高強(qiáng)高導(dǎo)銅合金線材的制備方法，其特征在于，制備工藝流程包括：熔鑄、熱加工、粗冷加工、中間熱處理和精冷加工，以所述的中間熱處理和所述的精冷加工這兩個(gè)工序?yàn)橐惠喲h(huán)步驟，重復(fù)該循環(huán)步驟若干輪，該若干輪循環(huán)步驟的最后一次中間熱處理后的精冷加工的道次加工率在10～20％。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的高強(qiáng)高導(dǎo)銅合金線材的制備方法，其特征在于，所述的最后一次中間熱處理為在線熱處理，其速度控制在2～10m/min。
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【技術(shù)特征摘要】
1.一種高強(qiáng)高導(dǎo)銅合金線材，其特征在于，該銅合金線材的質(zhì)量百分比組成為sn：0.10～1.0％，余量為cu和不可避免的雜質(zhì)；該銅合金線材橫截面的微觀組織中，<100>、<110>和<111>絲織構(gòu)的面積百分比s100、s110和s111滿足：s100/(s110+s111)≥0.8。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)高導(dǎo)銅合金線材，其特征在于，該銅合金線材橫截面的微觀組織中，表面層與中心層的<110>絲織構(gòu)的面積百分比s表110和s中110滿足：s表110/s中110≥1.2，所述的中心層為以該銅合金線材橫截面的中心點(diǎn)為中心等比例縮小的區(qū)域，所述的中心層在該銅合金線材橫截面上的面積占比為36％，所述的表面層為該銅合金線材橫截面上的除所述的中心層以外的區(qū)域。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)高導(dǎo)銅合金線材，其特征在于，該銅合金線材橫截面的微觀組織中的平均晶粒尺寸為0.5～10μm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)高導(dǎo)銅合金線材，其特征在于，該銅合金線材的質(zhì)量百分比組成中還包括總量為0.001～0.5％的選自zn、mg、...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李吉寶，張軒，劉慶，熊承義，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：寧波博威合金材料股份有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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