固溶温度对C70250合金综合性能的影响

2021-02-10刘兆洋鲁长建

铜业工程 2021年6期

张英，刘兆洋，鲁长建

（凯美龙精密铜板带(河南)有限公司，河南新乡 453000）

1 引言

C70250合金是一种时效强化型铜合金，具有较高的强度、高导热性能及抗应力松弛能力，非常适用作引线框架合金及高密度集成电路的封装［1］。另外，在当前汽车行业，因C70250所应用的鱼眼端子具有良好的结合力及保持力［2］，能极大提升系统的稳定性与安全性，亦被广泛应用于汽车模组连接器以及电子控制单元中［3］。而提升材料强度可有效增加材料保持力。目前市场上的典型产品有美国Olin的C7025、Wieland的K55、KME的CH88，主要生产方法有TM、TH、TR［4］等，一般采用TM生产方法［5-6］，该合金的化学成分如表1所示，机械性能如表2所示。

表1 C70250合金成分 %

表2 C70250合金机械性能

2 样品制备及检测

本研究主要针对C70250 TM系列产品，其制备过程如下：

铸造→热轧→铣面→粗轧→固溶处理→终轧→时效处理→拉弯矫直→清洗→表面检测

选取规格宽×厚×长为720mm×220mm×9000mm，成分为2.55%Ni、0.52%Si、0.1%Mg及Cu余量的C70250宽幅铸锭进行测试。首先将C70250铸锭在预热炉内加热至950℃，保温4h后出炉进行热轧轧制，通过调整热轧速度及道次将热轧终轧温度控制在700℃以上，热轧结束后进行淬火处理以确保Ni、Si充分固溶，之后进行铣面处理去除板坯表面氧化皮以防止被轧入板坯形成表面缺陷。将铣面后的板坯冷轧到固溶前厚度，在宽度方向上分为两卷，分别命名为样品1卷与样品2卷。样品1与样品2两卷材料分别以720℃ 0.5h及900℃ 0.5h的工艺参数进行固溶处理，固溶之后进行0%、5%、10%、15%、20%、25%、30%等不同变形量的轧制。以100℃/h的升温速率升温至440℃并保温4h的工艺参数对所有轧制样品在同一罩式退火炉同时进行时效热处理。时效后样品用Zwick/Roell材料拉伸机，试验力范围为0～100kN设备检测样品抗拉强度Rm、屈服强度Rp0.2、延伸率性能A50，用Zwick/Roell维氏硬度计，测量范围200～30kgf设备检测产品硬度HV，用SIGMATEST 2.069电导率测量仪测量范围1～112%IACS、测量精度±0.5%设备测量产品导电率，微机控制弯曲试验机WDW-S5测量折弯性能，Nikon ECLIPSS MA200金相显微镜观察金相结构，SU8010—日立新型高分辨场发射扫描电镜做SEM分析。

3 结果

样品1与样品2两卷材料固溶后性能数据如表3，金相图谱［7］如图1所示。

由表3及图1可知：固溶温度越高，固溶后样品晶粒度越大、硬度越低，导电性越低，表明材料内Ni、Si固溶度越高；反之，固溶温度越低，固溶后样品晶粒度越小，硬度越高，导电性越高，表明材料内Ni、Si固溶度较低。

表3 样品1与样品2两卷材料固溶后性能数据

图1 固溶后金相照片

3.1 机械性能

样品1与样品2两卷材料固溶退火后分别进行0%、5%、10%、15%、20%、25%、30%变形量的轧制，对各变形量带材进行440℃ 4h保温的时效处理。各样品机械性能、导电性能如图2所示。

图2 固溶温度对性能影响

由图2（a）可知，在相同变形量情况下使用相同热处理参数时效后，样品2带材较样品1带材强度高30～40MPa，且样品2带材时效后延伸率较样品1高；

由图2（b）可知，在相同变形量情况下使用相同热处理参数时效后，样品2带材导电性较样品1带材低4% IACS左右，但导电性均在40% IACS以上。

3.2 折弯性能

选取经冷变形25%，时效热处理后样品1、样品2按照GW90 R/T=1、BW90 R/T=1、GW180 R/T=2、BW180 R/T=2做折弯测试，测试结果如图3所示。

由图3所示，使用相同变形量及时效参数处理后，样品1与样品2 GW/BD 90 R/T=1折弯表面有少量橘皮，整体表面较好，折弯效果无明显差异。样品1 GW/BD 180 R/T=2 折弯表面处有粗糙橘皮缺陷严重，局部有开裂现象。样品2 GW/BD 180 R/T=2 折弯表面处光滑仅有局部轻微橘皮现象，整体表面较好。样品2时效后折弯性能更加优越。