固溶溫度對C70250合金綜合性能的影響

張 英，劉兆洋，魯長建

（凱美龍精密銅板帶(河南)有限公司，河南 新鄉 453000）

1 引言

C70250合金是一種時效強化型銅合金，具有較高的強度、高導熱性能及抗應力松弛能力，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，在當前汽車行業，因C70250所應用的魚眼端子具有良好的結合力及保持力［2］，能極大提升系統的穩定性與安全性，亦被廣泛應用于汽車模組連接器以及電子控制單元中［3］。而提升材料強度可有效增加材料保持力。目前市場上的典型產品有美國Olin的C7025、Wieland的K55、KME的CH88，主要生產方法有TM、TH、TR［4］等，一般采用TM生產方法［5-6］，該合金的化學成分如表1所示，機械性能如表2所示。

表1 C70250合金成分 %

表2 C70250合金機械性能

2 樣品制備及檢測

本研究主要針對C70250 TM系列產品，其制備過程如下：

鑄造→熱軋→銑面→粗軋→固溶處理→終軋→時效處理→拉彎矯直→清洗→表面檢測

選取規格寬×厚×長為720mm×220mm×9000mm，成 分 為2.55%Ni、0.52%Si、0.1%Mg及Cu余量的C70250寬幅鑄錠進行測試。首先將C70250鑄錠在預熱爐內加熱至950℃，保溫4h后出爐進行熱軋軋制，通過調整熱軋速度及道次將熱軋終軋溫度控制在700℃以上，熱軋結束后進行淬火處理以確保Ni、Si充分固溶，之后進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的工藝參數進行固溶處理，固溶之 后 進 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的工藝參數對所有軋制樣品在同一罩式退火爐同時進行時效熱處理。時效后樣品用Zwick/Roell材料拉伸機，試驗力范圍為0～100kN設備檢測樣品抗拉強度Rm、屈服強度Rp0.2、延伸率性能A50，用Zwick/Roell維氏硬度計，測量范圍200～30kgf設備檢測產品硬度HV，用SIGMATEST 2.069電導率測量儀測量范圍1～112%IACS、測量精度±0.5%設備測量產品導電率，微機控制彎曲試驗機WDW-S5測量折彎性能，Nikon ECLIPSS MA200金相顯微鏡觀察金相結構，SU8010—日立新型高分辨場發射掃描電鏡做SEM分析。

3 結果

樣品1與樣品2兩卷材料固溶后性能數據如表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，導電性越低，表明材料內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，導電性越高，表明材料內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據

圖1 固溶后金相照片

3.1 機械性能

樣品1與樣品2兩卷材料固溶退火后分別進行0%、5%、10%、15%、20%、25%、30%變形量的軋制，對各變形量帶材進行440℃ 4h保溫的時效處理。各樣品機械性能、導電性能如圖2所示。

圖2 固溶溫度對性能影響

由圖2（a）可知，在相同變形量情況下使用相同熱處理參數時效后，樣品2帶材較樣品1帶材強度高30～40MPa，且樣品2帶材時效后延伸率較樣品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時效后，樣品2帶材導電性較樣品1帶材低4% IACS左右，但導電性均在40% IACS以上。

3.2 折彎性能

選取經冷變形25%，時效熱處理后樣品1、樣品2按 照GW90 R/T=1、BW90 R/T=1、GW180 R/T=2、BW180 R/T=2做折彎測試，測試結果如圖3所示。

由圖3所示，使用相同變形量及時效參數處理后，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重，局部有開裂現象。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象，整體表面較好。樣品2時效后折彎性能更加優越。

圖3 冷變形25%時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 微觀結構

選取經冷變形25%，時效熱處理后樣品1、樣品2做SEM分析，結果如圖4所示。

圖4 變形量25%時效后樣品SEM圖片

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

4 結論

使用相同變形量及時效參數處理后，900℃高溫固溶樣品具有更高的抗拉強度和硬度，抗拉強度可提升30～40MPa，產品折彎表面處光滑，無明顯粗糙橘皮及裂紋缺陷，折彎性能更加優越，時效后析出物顆粒分布更加均勻，且無富集現象，晶界處與晶內析出物尺寸大小基本一致，導電性能略有降低，降低約4%IACS。