固溶溫度對(duì)C70250合金綜合性能的影響

張 英，劉兆洋，魯長(zhǎng)建

（凱美龍精密銅板帶(河南)有限公司，河南 新鄉(xiāng) 453000）

1 引言

C70250合金是一種時(shí)效強(qiáng)化型銅合金，具有較高的強(qiáng)度、高導(dǎo)熱性能及抗應(yīng)力松弛能力，非常適用作引線框架合金及高密度集成電路的封裝［1］。另外，在當(dāng)前汽車行業(yè)，因C70250所應(yīng)用的魚(yú)眼端子具有良好的結(jié)合力及保持力［2］，能極大提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性與安全性，亦被廣泛應(yīng)用于汽車模組連接器以及電子控制單元中［3］。而提升材料強(qiáng)度可有效增加材料保持力。目前市場(chǎng)上的典型產(chǎn)品有美國(guó)Olin的C7025、Wieland的K55、KME的CH88，主要生產(chǎn)方法有TM、TH、TR［4］等，一般采用TM生產(chǎn)方法［5-6］，該合金的化學(xué)成分如表1所示，機(jī)械性能如表2所示。

表1 C70250合金成分 %

表2 C70250合金機(jī)械性能

2 樣品制備及檢測(cè)

本研究主要針對(duì)C70250 TM系列產(chǎn)品，其制備過(guò)程如下：

鑄造→熱軋→銑面→粗軋→固溶處理→終軋→時(shí)效處理→拉彎矯直→清洗→表面檢測(cè)

選取規(guī)格寬×厚×長(zhǎng)為720mm×220mm×9000mm，成 分 為2.55%Ni、0.52%Si、0.1%Mg及Cu余量的C70250寬幅鑄錠進(jìn)行測(cè)試。首先將C70250鑄錠在預(yù)熱爐內(nèi)加熱至950℃，保溫4h后出爐進(jìn)行熱軋軋制，通過(guò)調(diào)整熱軋速度及道次將熱軋終軋溫度控制在700℃以上，熱軋結(jié)束后進(jìn)行淬火處理以確保Ni、Si充分固溶，之后進(jìn)行銑面處理去除板坯表面氧化皮以防止被軋入板坯形成表面缺陷。將銑面后的板坯冷軋到固溶前厚度，在寬度方向上分為兩卷，分別命名為樣品1卷與樣品2卷。樣品1與樣品2兩卷材料分別以720℃ 0.5h及900℃ 0.5h的工藝參數(shù)進(jìn)行固溶處理，固溶之 后 進(jìn) 行0%、5%、10%、15%、20%、25%、30%等不同變形量的軋制。以100℃/h的升溫速率升溫至440℃并保溫4h的工藝參數(shù)對(duì)所有軋制樣品在同一罩式退火爐同時(shí)進(jìn)行時(shí)效熱處理。時(shí)效后樣品用Zwick/Roell材料拉伸機(jī)，試驗(yàn)力范圍為0～100kN設(shè)備檢測(cè)樣品抗拉強(qiáng)度Rm、屈服強(qiáng)度Rp0.2、延伸率性能A50，用Zwick/Roell維氏硬度計(jì)，測(cè)量范圍200～30kgf設(shè)備檢測(cè)產(chǎn)品硬度HV，用SIGMATEST 2.069電導(dǎo)率測(cè)量?jī)x測(cè)量范圍1～112%IACS、測(cè)量精度±0.5%設(shè)備測(cè)量產(chǎn)品導(dǎo)電率，微機(jī)控制彎曲試驗(yàn)機(jī)WDW-S5測(cè)量折彎性能，Nikon ECLIPSS MA200金相顯微鏡觀察金相結(jié)構(gòu)，SU8010—日立新型高分辨場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡做SEM分析。

3 結(jié)果

樣品1與樣品2兩卷材料固溶后性能數(shù)據(jù)如表3，金相圖譜［7］如圖1所示。

由表3及圖1可知：固溶溫度越高，固溶后樣品晶粒度越大、硬度越低，導(dǎo)電性越低，表明材料內(nèi)Ni、Si固溶度越高；反之，固溶溫度越低，固溶后樣品晶粒度越小，硬度越高，導(dǎo)電性越高，表明材料內(nèi)Ni、Si固溶度較低。

表3 樣品1與樣品2兩卷材料固溶后性能數(shù)據(jù)

圖1 固溶后金相照片

3.1 機(jī)械性能

樣品1與樣品2兩卷材料固溶退火后分別進(jìn)行0%、5%、10%、15%、20%、25%、30%變形量的軋制，對(duì)各變形量帶材進(jìn)行440℃ 4h保溫的時(shí)效處理。各樣品機(jī)械性能、導(dǎo)電性能如圖2所示。

圖2 固溶溫度對(duì)性能影響

由圖2（a）可知，在相同變形量情況下使用相同熱處理參數(shù)時(shí)效后，樣品2帶材較樣品1帶材強(qiáng)度高30～40MPa，且樣品2帶材時(shí)效后延伸率較樣品1高；

由圖2（b）可知，在相同變形量情況下使用相同熱處理參數(shù)時(shí)效后，樣品2帶材導(dǎo)電性較樣品1帶材低4% IACS左右，但導(dǎo)電性均在40% IACS以上。

3.2 折彎性能

選取經(jīng)冷變形25%，時(shí)效熱處理后樣品1、樣品2按 照GW90 R/T=1、BW90 R/T=1、GW180 R/T=2、BW180 R/T=2做折彎測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如圖3所示。

由圖3所示，使用相同變形量及時(shí)效參數(shù)處理后，樣品1與樣品2 GW/BD 90 R/T=1折彎表面有少量橘皮，整體表面較好，折彎效果無(wú)明顯差異。樣品1 GW/BD 180 R/T=2 折彎表面處有粗糙橘皮缺陷嚴(yán)重，局部有開(kāi)裂現(xiàn)象。樣品2 GW/BD 180 R/T=2 折彎表面處光滑僅有局部輕微橘皮現(xiàn)象，整體表面較好。樣品2時(shí)效后折彎性能更加優(yōu)越。

圖3 冷變形25%時(shí)效處理后樣品折彎圖片

GW90 R/T=1 BW90 R/T=1 GW180 R/T=2 BW180R/T=2

3.3 微觀結(jié)構(gòu)

選取經(jīng)冷變形25%，時(shí)效熱處理后樣品1、樣品2做SEM分析，結(jié)果如圖4所示。

圖4 變形量25%時(shí)效后樣品SEM圖片

由圖4所示，樣品1時(shí)效后析出物顆粒分布不均勻，且存在富集現(xiàn)象，而樣品2時(shí)效后析出物顆粒分布較為均勻且未見(jiàn)富集現(xiàn)象；樣品1時(shí)效后晶界處析出物較晶內(nèi)析出物更加粗大，而樣品2時(shí)效后晶界和晶內(nèi)析出物尺寸基本一致。

4 結(jié)論

使用相同變形量及時(shí)效參數(shù)處理后，900℃高溫固溶樣品具有更高的抗拉強(qiáng)度和硬度，抗拉強(qiáng)度可提升30～40MPa，產(chǎn)品折彎表面處光滑，無(wú)明顯粗糙橘皮及裂紋缺陷，折彎性能更加優(yōu)越，時(shí)效后析出物顆粒分布更加均勻，且無(wú)富集現(xiàn)象，晶界處與晶內(nèi)析出物尺寸大小基本一致，導(dǎo)電性能略有降低，降低約4%IACS。