引线框架用高性能铜合金板带材及制备工艺

电子信息产业的飞速发展,对铜及铜合金产品性能提出了更高的要求,其中集成电路封装用引线框架材料代表了铜合金板带材发展的较高水平。本文对近年来引线框架用高性能铜合金板带材及制备工艺进行了综述,介绍了国内外高性能铜合金板带材料的成分和制备加工技术及发展过程,并对其未来发展趋势进行了展望,提出未来高性能铜板带材性能将朝着抗拉强度为700 MPa、导电率为70%IACS的目标发展,其制备工艺将向着智能化、绿色化、高效化等方向发展。

环境艺术设计用铜合金的表面改性处理研究

为了提升环境艺术用铜合金的耐腐蚀性能,提升艺术观赏性,对环境艺术设计用铜合金进行了表面改性处理,对比分析了打磨态、酸洗态、无铬钝化态和铬酸盐钝化态铜合金的表面物相组成、表面形貌,以及盐雾腐蚀、失重腐蚀和电化学腐蚀性能。结果表明,无铬钝化和铬酸盐钝化处理后的铜合金表面都形成了钝化膜,且铬酸盐钝化处理后铜合金表面形成了致密钝化膜;盐雾腐蚀后,无铬钝化态和铬酸盐钝化态铜合金的表面腐蚀程度会相对打磨态和酸洗态腐蚀较轻;在相同腐蚀时间下,腐蚀失重从小到大顺序为:铬酸盐钝化态<无铬钝化态<酸洗态<打磨态;无铬钝化态和铬酸盐钝化态铜合金的腐蚀电位相对打磨态、酸洗态更正,腐蚀电流密度相对小一个数量级,打磨态、酸洗态、无铬钝化态和铬酸盐钝化态的缓蚀率分别为32.32%、51.66%、89.34%和96.84%,铜合金的耐腐蚀性能从大到小顺序为:铬酸盐钝化态>无铬钝化态>酸洗态>打磨态。

选区激光熔化成形铜合金研究进展

铜合金具有良好的导电导热性,是众多行业的基础材料,随着高新技术的迅速发展,许多行业对高性能、高精度、复杂结构铜合金零部件需求日益增大。传统工艺可制备常规铜合金零件,但对于一些复杂结构铜合金零部件的制备存在困难。首先,本文综述了选区激光熔化成形铜及铜合金的研究进展,系统介绍了目前选区激光熔化成形纯铜所遇到的难点及解决方法;然后,综述了目前选区激光熔化成形不同系列铜合金的研究现状,重点介绍了不同系列铜合金成形件微观组织和力学性能及热处理后成形件微观组织和力学性能变化;最后总结了选区激光熔化成形铜及铜合金存在的问题及未来的研究方向。

铜合金的腐蚀与防护研究进展

铜合金具有良好的导电性和导热性,是应用最广泛的工业材料之一。铜合金服役过程中常与酸、碱、盐等腐蚀介质接触,易引起铜合金的腐蚀,最终导致失效,对生产制造带来危害。提高铜合金的耐腐蚀性有利于进一步扩展其应用领域。本文主要归纳了Cr,Pb,Ti,Al,Mn,Ni以及稀土元素的添加对合金耐蚀性能的影响,通过合金元素的添加可以改变铜合金表面腐蚀产物膜的组成和形貌,减小相与相之间腐蚀电位差,以及减少有害杂质的存在,以此来改善铜合金的耐蚀性能。塑性变形和热处理是改善铜合金力学性能的常用手段,经塑性变形和热处理过后的铜合金,其微观组织形貌和分布发生了变化,因此对合金耐蚀性能也有一定的影响。本文主要从合金化、塑性变形及热处理3个方面对铜合金耐蚀性能影响进行综述,最后对铜合金的腐蚀防护研究进行总结和展望。

Ag-Cu-Sn-Cr真空钎焊金刚石/铜合金接头微观组织与剪切强度

采用Ag-Cu-Sn-Cr活性钎料,将金刚石膜片与铜合金进行了钎焊连接。研究分析了钎焊温度对连接接头微观组织及接头力学性能的影响。结果表明,钎料与金刚石的界面结合良好,钎料中的Cr与金刚石发生反应并在界面处形成Cr_(3)C_(2)碳化物。钎缝中心主要由Cu基固溶体、Ag基固溶体、Cu_(3)Sn金属间化合物和Cr组成。当钎焊温度在780~840℃范围时,随着温度的提高,界面反应层逐渐增厚,钎焊接头剪切强度先升高后降低。在最佳的钎焊温度820℃和保温时间15 min下,接头剪切强度达到最高值147 MPa。通过优化钎焊温度,成功实现了金刚石膜片与铜合金的可靠连接。该方法可为实际工业生产中硬脆材料与金属的连接提供新的思路与技术途径。

增材制造铜及铜合金的研究进展

铜及铜合金具有高导热率和高导电率等优异性能,广泛应用于电子工业、交通运输和航空航天等领域,增材制造技术可使铜及铜合金零部件更为复杂化、精细化、轻量化和整体化。本文分析了铜及铜合金增材制造技术的原理、特点和工艺进展;总结了增材制造铜及铜合金类型,包括纯铜、CuCrZr、CuCrNb和其他铜合金。在此基础上,综述了铜及铜合金增材制造技术的研究进展,包括降低激光反射率、调控微观结构等,讨论了增材制造铜及铜合金在航空航天、电子工业等方面的应用。最后,展望了增材制造铜及铜合金的发展趋势。

激光选区熔化铜合金多道成形的熔池行为和缺陷机理

目的针对激光选区熔化成形铜合金零件中孔隙缺陷的质量问题,研究不同扫描间距下多道熔池的动力学行为,以及不规则未熔合孔隙缺陷的生成机制。方法构建多物理场的高保真数值模型,采用离散元法搭建粉末床,结合两相流法追踪金属相自由表面,并通过射线追踪算法研究多道成形时的全局吸收率,深入分析扫描间距对熔池演变以及未熔合孔隙缺陷的影响。结果前一熔道的扫描对后一熔道有预热效果,因此第2熔道的宽度和吸收率总是大于第1道。随着扫描间距的增加,热积累效应减弱,第2道熔池的宽度和深度随之减小。扫描间距小会增加熔道间的重叠部分,不利于提升零件的构建速率,但无限地增加扫描间距会导致未熔化孔隙缺陷。通过对比70、100、130μm扫描间距下的成形熔道发现,70μm熔道的搭接率接近50%,100μm能形成良好的搭接,且没有缺陷生产,而130μm熔道有明显的孔隙缺陷及未完全熔化的粉末。结论扫描间距的变化会造成液态熔体流动、传热和传质的改变,进而改变激光选区熔化铜合金多道成形的熔池动力学行为与吸收率,最终影响成形件的质量。选用合适的扫描间距可以有效地避免未熔合缺陷,并保证相邻熔道间有良好的搭接率。

高速冲击载荷下AMPCO■18铜合金力学性能及本构模型

为了研究高速冲击载荷下AMPCO■18铜合金的力学性能及变形行为,采用霍普金森压杆技术对该铜合金进行应变速率分别为3409,3564,4285 s^(-1)的高速冲击实验.结果表明:随着冲击载荷的增大,应变速率增加,合金发生动态再结晶,晶粒得到显著细化,合金强度也随之提高;在应变速率为4285 s^(-1)的条件下,组织中未发现剪切带等特征,合金具备较强的抗冲击能力;AMPCO■18铜合金的Johnson-Cook模型预测值与实验值具有较高的一致性,相关系数R为0.94346,该模型可以较好地预测该合金在高速冲击过程中的流变行为.

一种新型铸造铝铜合金的热处理工艺研究

铸铝铜合金成分多,熔炼工艺复杂、成型工艺困难、力学性能稳定性差,严重制约了其在高端装备关键零部件上的广泛应用。通过正交试验确定了一种新型铸造Al-Cu合金的最佳热处理工艺,采用OM、SEM和TEM表征了合金的显微组织,分析了合金组织与性能的关系。结果表明:新型铸造Al-Cu合金获得高强度的最佳热处理工艺为:固溶535℃/8h、时效170℃/6 h。热处理后该合金的平均抗拉强度达到518 MPa,平均伸长率为5.8%,具有良好的力学性能;合金平均晶粒度为7级,时效过程析出的第二相在境界弥散分布;拉伸试样断口有大量细小韧窝,且有明显的河流状的撕裂棱。

集成电路引线框架用铜合金研究现状

中国电子信息产业发展迅速,集成电路已成为国民经济建设的重要基础产业之一。本文综述了集成电路引线框架用铜合金的发展现状,梳理了引线框架用Cu-Fe-P, Cu-Cr-Zr, Cu-Ni-Si等合金体系的特性及多元微合金化对铜合金组织和性能的影响,阐述了引线框架用铜合金带材的制备加工方法,介绍了以水平连铸为核心的短流程生产新工艺的特点,并展望了中国集成电路引线框架用铜合金的发展前景和方向。

铜合金表面激光制备Ni60-WC-Cu涂层的显微组织与摩擦磨损性能

激光熔覆涂层是解决铜合金零件因摩擦磨损导致失效的一种方法,但铜合金由于其对激光能量的高反射性、高导热性,使得在铜合金表面进行激光制备涂层成为一个难题。本文在白铜基体表面制备了不同WC含量的Ni60-WC-Cu复合涂层,对涂层相结构、微观形貌和显微硬度进行分析,并通过摩擦磨损试验,研究了涂层的耐磨性及磨损机理。结果表明:涂层中的相主要为NiW,其峰值随着WC含量的增加而增大;WC含量在20%与25%时观察到熔覆区出现大量的胞晶、枝晶组织,涂层顶部出现团聚状硬质相;涂层硬度均高于基体,WC含量为25%涂层的平均硬度为908.4HV;涂层耐磨性优于铜合金基体,随着WC含量增加,涂层耐磨性逐渐提高并均优于基体,氧化磨损、疲劳磨损和磨粒磨损;WC含量为25%时,涂层表现出最好的耐腐蚀性能;WC含量为20%时,表现出良好的导电率。

基于改进残差网络与迁移学习的铜合金金相图分类方法

针对铜合金领域特定金相的数据集通常非常小,无法满足传统卷积神经网络建模需要大量训练样本的问题,提出一种基于改进残差网络与迁移学习的铜合金金相图分类方法,即基于ImageNet数据集和金相图训练集预先训练ResNet50残差模型,训练时采用迁移学习(Transfer Learning)方法并重新建立全连接层对铜合金金相类别进行分类识别。本方法的准确率为97.2%,精确率为95.6%,召回率为97.3%,F1分数为96.4%,优于VGG19和基于迁移学习的MobileV2等方法。实验结果表明,采用迁移学习方法可以克服金相图像数据集小的问题,使用ResNet50进行特征提取可以很好地获得铜合金金相图的纹理信息。本研究建立了一种铜合金金相结构自动分类和识别的新方法,可较准确地分类和识别铜合金金相图。

基于微焦级高重频激光诱导击穿光谱的铜合金分类方法研究

针对废弃铜合金回收分类的工业应用场景,采用基于微焦级高重频激光诱导击穿光谱技术(MH-LIBS)结合人工神经网络(ANN)和支持向量机(SVM)两种机器学习算法,分别对定点模式和运动模式下采集的7种铜合金样品(H59、H62、H70、H85、H96、HPb59-1、HPb62)进行分类识别。结果显示,ANN和SVM对于定点模式下采集的铜合金能够实现100%精确分类,而对于运动模式下采集铜合金的分类精度分别为100%和99.86%。由此可见,微焦级高重频激光诱导击穿光谱系统结合机器学习算法能够实现铜合金的精细分类,适合应用于废弃铜合金的现场快速分析。

深冷处理技术在铜合金研究中的应用综述

随着高新技术产业的不断发展,铜合金作为其中的关键基础材料,对其性能提出了更高的要求。近年来,研究发现对铜合金进行深冷处理可使其获得更优异的力学性能和物理性能,这为铜合金的应用拓宽提供了可能。本文综述了铜合金深冷处理方面的研究进展,介绍了深冷处理及结合塑性加工和静磁场处理对铜合金性能的影响,分析了深冷处理对铜合金的组织演变和综合性能变化的影响规律及作用机制,旨在为铜合金深冷处理技术的开发与研究提供参考与借鉴。

延性铜合金颈缩后力学响应工程修正方法

液体火箭发动机中大量采用延性铜合金,严苛载荷导致其普遍工作于大塑性变形状态。由于无法有效处理拉伸试验颈缩后数据,传统工程强度分析所用材料本构无法充分反映出材料的真实承载能力。针对某延性铜合金开展常温单轴拉伸试验,并从工程强度分析的角度提出通用修正函数与参数拟合原则,随后通过有限元颈缩仿真拟合得到加权因子w=0.75和指数修正因子n=2.4。研究表明,有限元颈缩仿真的载荷-位移响应对模型参数和网格具有收敛性,指数修正方法可更好地描述铜合金试件颈缩后响应,选取n=2.4可得到偏保守的材料性能估计。

高导电高耐热铜合金及铜基复合材料的研究现状与展望

高导耐热铜基材料作为现代高新技术用关键材料之一,已被广泛应用于轨道交通、电子通信和航空航天等领域。本文从铜合金和铜基复合材料两大领域入手,介绍了常见高导耐热铜材料的设计思路、制备方法、微观组织结构、力学性能和物理性能,并对其导电机制和高温强化机理进行了归纳和阐释,最后对高导耐热铜基材料的研究现状和未来发展进行了总结与展望。

锌铜合金灰选择性浸出分离回收铜试验研究

锌铜合金灰中含有Cu、Zn、Al、Ni、Sn、Pb等多种有色金属,通过筛分实现不同粒径范围锌铜灰的有效处理,考察了硫酸含量、温度、时间、液固比、转速、氧化剂和焙烧对不同金属选择性浸出的影响。研究结果表明,粒径小于0.15 mm的锌铜灰在750℃下焙烧3 h,再在浸出温度85℃,硫酸含量1.2 g/g灰液固体积质量比5/1、搅拌速度400 r/min、H_(2)O_(2)0.075 mL/g灰的条件下浸出5 h,锌去除率达到93.40%,铜去除率为0.23%,与初始铜灰相比,焙烧浸出后铜灰中的ZnO大量减少;将浸出渣与0.15~0.25 mm粒径范围的铜渣混合,在750℃下焙烧4 h,再在相同条件下,用2 mol/L的硫酸溶液酸洗5 h和水洗的步骤能够去除铜渣中大量的杂质金属元素,酸洗后的铜渣物相组成主要为Cu, Cu元素的比例达到92.52%。

铜合金增材制造技术在航天领域应用进展

铜合金具有良好的导热/导电性、耐蚀性和优异的加工性,在火箭发动机再生冷却燃烧室、热交换器等领域有着广泛的应用。增材制造技术以其近净成形的优势,可实现传统加工方式难以实现的流道、薄壁等复杂结构件的成形,进一步推动铜合金在航天领域的应用。通过概括梳理增材制造铜合金的微观组织、性能特点,总结了增材制造铜合金在航天领域的最新应用进展。

软装设计用铜合金的表面Ni-W-P镀层与性能研究

针对软装设计用铜合金复杂服役环境的使用需求,为解决铜合金表面硬度低、耐腐蚀性能差等问题,采用化学镀的方法在软装设计用铜合金表面制备了Ni-W-P镀层。研究了Na_(2)WO_(4)浓度对化学镀层沉积速率、表面形貌、物相组成、硬度和耐腐蚀性能的影响。结果表明:随着Na_(2)WO_(4)浓度从15 g/L增加至65 g/L,铜合金表面镀层的沉积速率先增后减,在Na_(2)WO_(4)浓度为35 g/L时取得最大值。镀层中P元素含量逐渐减小,W元素含量先增加后减小。不同Na_(2)WO_(4)浓度的镀层中都可见Ni和Ni_(5)P_(4)衍射峰,镀层硬度高于未添加Na_(2)WO_(4)的镀层。且随着Na_(2)WO_(4)浓度增加,镀层硬度先增后减,在Na_(2)WO_(4)浓度为35 g/L时取得最大值。随着Na_(2)WO_(4)浓度从15 g/L上升至65 g/L,铜合金表面镀层的腐蚀电位先正向移动后负向移动,腐蚀电流密度先减小后增大。在Na_(2)WO_(4)浓度为35 g/L时,取得腐蚀电流密度最小值和电荷转移电阻最大值。电化学阻抗谱与极化曲线测试结果相吻合,Na_(2)WO_(4)浓度为35 g/L时具有最佳的耐腐蚀性能。

基于银铜合金铸造的电磁感应加热设计

金属加热温度的范围直接影响铸造成型的质量,感应加热电源的输出功率过低将导致加热金属温度达不到熔点,而过高的温度会导致金属过烧使其力学性能恶化;工件加热效果取决于感应加热电源的配置和感应器的工艺设计,传统设计多以理论经验公式来计算电源的功率、频率和感应器匝数范围,因工件工艺材质存在差异,实验效果与理论计算结果存在较大偏差,从而需要大量实验去调整感应器规格和电源配置。通过将理论计算与COMSOL软件仿真相结合的方式,利用电磁-温度物理场耦合模拟实验,从而确定最优电源的参数配置,完成感应器设计,现场运行情况符合仿真结果,避免了大量实验优化,有效缩短了设计周期,保证铸造质量。