本发明涉及有色金属加工技术领域，尤其涉及一种高导电铜合金板材及其制备方法。
背景技术：
在各种电气/电子工业领域中，要求导电性板材作为具有高导电性的导电构件。作为这样的导电性板材，为了抑制通电时产生的热量，要求材料具有良好的导电性和传热性(散热性)，同时，为了保证电流流通，需要部件间有足够的接触压力。正是在这种形势下，高导电铜合金板材应运而生，它的出现为电气/电子的发展带来了曙光。
随着电器和电子部件的高速传输(大电流)化和小型化，要求所使用的铜合金板材的导电率越来越高(比如，快速充电的普及，电动汽车的应用等)；厚度越来越薄而要求材料具有更高的强度。同时，大电流化带来的温升，容易导致铜合金材料变软，要求材料具有良好的热传导性(散热性)的耐热性；另外，随着电器和电子部件具有更灵活的机能，其形状变得越来越复杂，对素材弯曲加工性的要求也越来越高。现有的铜合金板材由于成分配方的选取问题无法满足上述要求。
为了解决上述问题，专利cn107090553a公开了一种cu-ni-co-v-cr-mo-zn-mn-ti合金，其成分按重量百分比含有：4.8％～7.6％的ni，2.3％～5.7％的v，1.7％～2.2％的cr，3.5％～5.7％的mo，1.5％～2.3％的zn，1.2％～2.3％的mn，0.7％～2.5％的ti，其中co含量仅有0.05％～0.10％，余量为cu，该铜合金强度达到了1300mpa，但电导率只有10％iacs。
本领域仍然需要一种导电性能优异，耐热性、散热性和机械强度大的高导电铜合金板材。
技术实现要素：
本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种导电性能优异，耐热性、散热性和机械强度大的高导电铜合金板材；同时，本发明还提供了一种所述高导电铜合金板材的制备方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种高导电铜合金板材，其特征在于，其含有0.01-0.05wt％的ag，0.8-1.5wt％的ni，0.01-0.03wt％的w，0.10-0.20wt％的p，0.01-0.03wt％的ta，0.05-0.13wt％的sb，0.03-0.06wt％的hf，0.01-0.03wt％的ho，0.001-0.003％的石墨烯包覆纳米铝粉，进一步含有0.1-0.3％的选自sn，b，mn，cs，ca和sc中的一种或多种的添加组分，余量为纳米铜粉。
本发明的另一个目的，在于提供一种所述高导电铜合金板材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤s1、熔炼、精炼：将各成分按重量百分比混合均匀后，加入熔炼炉中进行熔炼，然后向其中加入精炼剂，喷入惰性气体进行精炼，每次保温精炼时间15-30min；后再依次进行扒渣和过滤，得到精炼后的熔液；取样测试其化学成分，对比设计成分与实测成分之间的差异并进行微调，确保合金成分达到设计成分要求；
步骤s2、将经过步骤s1测试合格的精炼后的熔液，压射到模具内，进行压铸成型；
步骤s3：将经过步骤s2压铸成型的合金胚料进行热处理，得到高导电铜合金板材。
具体实施方式
下面将结合对本发明优选实施方案进行详细说明。
一种高导电铜合金板材，其特征在于，其含有0.01-0.05wt％的ag，0.8-1.5wt％的ni，0.01-0.03wt％的w，0.10-0.20wt％的p，0.01-0.03wt％的ta，0.05-0.13wt％的sb，0.03-0.06wt％的hf，0.01-0.03wt％的ho，0.001-0.003％的石墨烯包覆纳米铝粉，进一步含有0.1-0.3％的选自sn，b，mn，cs，ca和sc中的一种或多种的添加组分，余量为纳米铜粉。
优选的，所述石墨烯包覆纳米铝粉为按中国发明专利cn104923796b中实施例1所述方法制成。所述cs以cu-cs中间合金形式加入，其中cs所占的质量百分比为10-20％。
本发明的另一个目的，在于提供一种所述高导电铜合金板材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤s1、熔炼、精炼：将各成分按重量百分比混合均匀后，加入熔炼炉中进行熔炼，然后向其中加入精炼剂，喷入惰性气体进行精炼，每次保温精炼时间15-30min；后再依次进行扒渣和过滤，得到精炼后的熔液；取样测试其化学成分，对比设计成分与实测成分之间的差异并进行微调，确保合金成分达到设计成分要求；
优选的，所述熔炼温度为在1200-1220℃；所述惰性气体为氮气、氦气、氖气、氩气中的任意一种。
优选的，所述精炼剂包括如下重量份的各组分：六氟硅酸钾4-8份、铋酸钠3-6份、氧化铽1-4份、氯化钠30-40份。
优选的，所述精炼剂的添加量为熔体质量的(1-3)wt％。
优选的，所述过滤采用陶瓷过滤的方式。
步骤s2、将经过步骤s1测试合格的精炼后的熔液，压射到模具内，进行压铸成型；
优选的，所述压铸成型的具体工艺为：在模具型腔温度为330-360℃、压射速度为0.5-1.0米/秒、压射比压为90-100mpa、增压压力为98-120mpa和保压时间为8-10秒条件下进行压铸成型。
步骤s3：将经过步骤s2压铸成型的合金胚料进行热处理，得到高导电铜合金板材。
优选的，所述热处理工艺具体为：在真空度小于102mp-103mpa条件下，以3℃/min-5℃/min的升温速度升温至280℃-330℃，保温0.5-1h，后加压至50mpa-55mpa，继续升温至500℃-570℃时，保温保压1-2h；随后以6℃/min-8℃/min的升温速度升温至630℃-680℃，撤去压力，保温2h-3h；随后以8℃/min-13℃/min的升温速度升温至720℃-800℃，加压8mpa-10mpa，保温保压1h-2h；然后随炉冷却至室温。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明提供的一种高导电铜合金板材，通过合理的配方设计，各成分协同作用，使得制成的板材导电性能优异，耐热性、散热性和机械强度大；通过石墨烯包覆纳米铝粉的弥散强化作用，有效改善产品力学性能，同时还能改善导电和散热效果；通过精炼剂成分的合理选取，使得精炼效果更好，产品综合性能更佳。通过加压热处理工艺的合理设置，使得产品尺寸精度高，性能稳定性好，使用寿命长。
下面将结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此：
实施例1
一种高导电铜合金板材，其特征在于，其含有0.01wt％的ag，0.8wt％的ni，0.01wt％的w，0.10wt％的p，0.01wt％的ta，0.05wt％的sb，0.03wt％的hf，0.01wt％的ho，0.001％的石墨烯包覆纳米铝粉，进一步含有0.1％的sn、b、mn按质量比1:1:3混合而成的添加组分，余量为纳米铜粉。
所述石墨烯包覆纳米铝粉为按中国发明专利cn104923796b中实施例1所述方法制成。所述cs以cu-cs中间合金形式加入，其中cs所占的质量百分比为10％。
一种所述高导电铜合金板材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤s1、熔炼、精炼：将各成分按重量百分比混合均匀后，加入熔炼炉中进行熔炼，然后向其中加入精炼剂，喷入惰性气体进行精炼，每次保温精炼时间15min；后再依次进行扒渣和过滤，得到精炼后的熔液；取样测试其化学成分，对比设计成分与实测成分之间的差异并进行微调，确保合金成分达到设计成分要求；
所述熔炼温度为在1200℃；所述惰性气体为氮气；所述精炼剂包括如下重量份的各组分：六氟硅酸钾4份、铋酸钠3份、氧化铽1份、氯化钠30份；所述精炼剂的添加量为熔体质量的1wt％；所述过滤采用陶瓷过滤的方式。
步骤s2、将经过步骤s1测试合格的精炼后的熔液，压射到模具内，进行压铸成型；所述压铸成型的具体工艺为：在模具型腔温度为330℃、压射速度为0.5米/秒、压射比压为90mpa、增压压力为98mpa和保压时间为8秒条件下进行压铸成型。
步骤s3：将经过步骤s2压铸成型的合金胚料进行热处理，得到高导电铜合金板材；所述热处理工艺具体为：在真空度小于102mp条件下，以3℃/min的升温速度升温至280℃，保温0.5h，后加压至50mpa，继续升温至500℃时，保温保压1h；随后以6℃/min的升温速度升温至630℃，撤去压力，保温2h；随后以8℃/min的升温速度升温至720℃，加压8mpa，保温保压1h；然后随炉冷却至室温。
实施例2
一种高导电铜合金板材，其特征在于，其含有0.02wt％的ag，1wt％的ni，0.015wt％的w，0.13wt％的p，0.015wt％的ta，0.08wt％的sb，0.04wt％的hf，0.015wt％的ho，0.0015％的石墨烯包覆纳米铝粉，进一步含有0.15％的sn、b、mn、cs、ca和sc按质量比1:3:2:1:2:1混合而成的添加组分，余量为纳米铜粉。
所述石墨烯包覆纳米铝粉为按中国发明专利cn104923796b中实施例1所述方法制成。所述cs以cu-cs中间合金形式加入，其中cs所占的质量百分比为13％。
一种所述高导电铜合金板材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤s1、熔炼、精炼：将各成分按重量百分比混合均匀后，加入熔炼炉中进行熔炼，然后向其中加入精炼剂，喷入惰性气体进行精炼，每次保温精炼时间20min；后再依次进行扒渣和过滤，得到精炼后的熔液；取样测试其化学成分，对比设计成分与实测成分之间的差异并进行微调，确保合金成分达到设计成分要求；
所述熔炼温度为在1205℃；所述惰性气体为氦气；所述精炼剂包括如下重量份的各组分：六氟硅酸钾5份、铋酸钠4份、氧化铽2份、氯化钠33份；所述精炼剂的添加量为熔体质量的1.5wt％；所述过滤采用陶瓷过滤的方式。
步骤s2、将经过步骤s1测试合格的精炼后的熔液，压射到模具内，进行压铸成型；所述压铸成型的具体工艺为：在模具型腔温度为340℃、压射速度为0.7米/秒、压射比压为93mpa、增压压力为105mpa和保压时间为8.5秒条件下进行压铸成型。
步骤s3：将经过步骤s2压铸成型的合金胚料进行热处理，得到高导电铜合金板材；所述热处理工艺具体为：在真空度小于102.3mpa条件下，以3.5℃/min的升温速度升温至290℃，保温0.7h，后加压至51mpa，继续升温至520℃时，保温保压1.2h；随后以6.5℃/min的升温速度升温至650℃，撤去压力，保温2.3h；随后以10℃/min的升温速度升温至740℃，加压8.5mpa，保温保压1.2h；然后随炉冷却至室温。
实施例3
一种高导电铜合金板材，其特征在于，其含有0.01-0.05wt％的ag，0.8-1.5wt％的ni，0.01-0.03wt％的w，0.10-0.20wt％的p，0.01-0.03wt％的ta，0.05-0.13wt％的sb，0.03-0.06wt％的hf，0.01-0.03wt％的ho，0.001-0.003％的石墨烯包覆纳米铝粉，进一步含有0.1-0.3％的选自sn，b，mn，cs，ca和sc中的一种或多种的添加组分，余量为纳米铜粉。
所述石墨烯包覆纳米铝粉为按中国发明专利cn104923796b中实施例1所述方法制成。所述cs以cu-cs中间合金形式加入，其中cs所占的质量百分比为15％。
一种所述高导电铜合金板材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤s1、熔炼、精炼：将各成分按重量百分比混合均匀后，加入熔炼炉中进行熔炼，然后向其中加入精炼剂，喷入惰性气体进行精炼，每次保温精炼时间23min；后再依次进行扒渣和过滤，得到精炼后的熔液；取样测试其化学成分，对比设计成分与实测成分之间的差异并进行微调，确保合金成分达到设计成分要求；
所述熔炼温度为在1210℃；所述惰性气体为氖气；所述精炼剂包括如下重量份的各组分：六氟硅酸钾6份、铋酸钠4.5份、氧化铽2.5份、氯化钠35份；所述精炼剂的添加量为熔体质量的2wt％；所述过滤采用陶瓷过滤的方式。
步骤s2、将经过步骤s1测试合格的精炼后的熔液，压射到模具内，进行压铸成型；所述压铸成型的具体工艺为：在模具型腔温度为345℃、压射速度为0.7米/秒、压射比压为95mpa、增压压力为110mpa和保压时间为9秒条件下进行压铸成型。
步骤s3：将经过步骤s2压铸成型的合金胚料进行热处理，得到高导电铜合金板材；所述热处理工艺具体为：在真空度小于102.5mpa条件下，以4℃/min的升温速度升温至315℃，保温0.8h，后加压至53mpa，继续升温至550℃时，保温保压1.5h；随后以7℃/min的升温速度升温至660℃，撤去压力，保温2.5h；随后以11℃/min的升温速度升温至780℃，加压9mpa，保温保压1.5h；然后随炉冷却至室温。
实施例4
一种高导电铜合金板材，其特征在于，其含有0.04wt％的ag，1.4wt％的ni，0.025wt％的w，0.18wt％的p，0.025wt％的ta，0.12wt％的sb，0.055wt％的hf，0.025wt％的ho，0.0025％的石墨烯包覆纳米铝粉，进一步含有0.25％的选自sn的添加组分，余量为纳米铜粉。
所述石墨烯包覆纳米铝粉为按中国发明专利cn104923796b中实施例1所述方法制成。所述cs以cu-cs中间合金形式加入，其中cs所占的质量百分比为18％。
一种所述高导电铜合金板材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤s1、熔炼、精炼：将各成分按重量百分比混合均匀后，加入熔炼炉中进行熔炼，然后向其中加入精炼剂，喷入惰性气体进行精炼，每次保温精炼时间28min；后再依次进行扒渣和过滤，得到精炼后的熔液；取样测试其化学成分，对比设计成分与实测成分之间的差异并进行微调，确保合金成分达到设计成分要求；
所述熔炼温度为在1218℃；所述惰性气体为氩气；所述精炼剂包括如下重量份的各组分：六氟硅酸钾7.5份、铋酸钠5.5份、氧化铽3.5份、氯化钠38份；所述精炼剂的添加量为熔体质量的2.5wt％；所述过滤采用陶瓷过滤的方式。
步骤s2、将经过步骤s1测试合格的精炼后的熔液，压射到模具内，进行压铸成型；所述压铸成型的具体工艺为：在模具型腔温度为355℃、压射速度为0.9米/秒、压射比压为98mpa、增压压力为115mpa和保压时间为9.5秒条件下进行压铸成型。
步骤s3：将经过步骤s2压铸成型的合金胚料进行热处理，得到高导电铜合金板材；所述热处理工艺具体为：在真空度小于103mpa条件下，以4.5℃/min的升温速度升温至320℃，保温0.9h，后加压至54mpa，继续升温至560℃时，保温保压1.9h；随后以7.5℃/min的升温速度升温至670℃，撤去压力，保温2.8h；随后以12℃/min的升温速度升温至780℃，加压9.5mpa，保温保压1.8h；然后随炉冷却至室温。
实施例5
一种高导电铜合金板材，其特征在于，其含有0.05wt％的ag，1.5wt％的ni，0.03wt％的w，0.20wt％的p，0.03wt％的ta，0.13wt％的sb，0.06wt％的hf，0.03wt％的ho，0.003％的石墨烯包覆纳米铝粉，进一步含有0.3％的ca和sc按质量比3:5混合而成的添加组分，余量为纳米铜粉。
所述石墨烯包覆纳米铝粉为按中国发明专利cn104923796b中实施例1所述方法制成。所述cs以cu-cs中间合金形式加入，其中cs所占的质量百分比为20％。
一种所述高导电铜合金板材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤s1、熔炼、精炼：将各成分按重量百分比混合均匀后，加入熔炼炉中进行熔炼，然后向其中加入精炼剂，喷入惰性气体进行精炼，每次保温精炼时间30min；后再依次进行扒渣和过滤，得到精炼后的熔液；取样测试其化学成分，对比设计成分与实测成分之间的差异并进行微调，确保合金成分达到设计成分要求；
所述熔炼温度为在1220℃；所述惰性气体为氮气；所述精炼剂包括如下重量份的各组分：六氟硅酸钾8份、铋酸钠6份、氧化铽4份、氯化钠40份；所述精炼剂的添加量为熔体质量的3wt％；所述过滤采用陶瓷过滤的方式。
步骤s2、将经过步骤s1测试合格的精炼后的熔液，压射到模具内，进行压铸成型；所述压铸成型的具体工艺为：在模具型腔温度为360℃、压射速度为1.0米/秒、压射比压为100mpa、增压压力为120mpa和保压时间为10秒条件下进行压铸成型。
步骤s3：将经过步骤s2压铸成型的合金胚料进行热处理，得到高导电铜合金板材；所述热处理工艺具体为：在真空度小于103mpa条件下，以5℃/min的升温速度升温至330℃，保温1h，后加压至55mpa，继续升温至570℃时，保温保压2h；随后以8℃/min的升温速度升温至680℃，撤去压力，保温3h；随后以13℃/min的升温速度升温至800℃，加压10mpa，保温保压2h；然后随炉冷却至室温。
对比例1
一种高导电铜合金板材，其配方和制备方法与实施例1基本相同，不同的是没有添加w和ta。
对比例2
一种高导电铜合金板材，其配方和制备方法与实施例1基本相同，不同的是没有添加sb和hf。
对比例3
一种高导电铜合金板材，其配方和制备方法与实施例1基本相同，不同的是没有添加ho和添加组分。
对比例4
一种高导电铜合金板材，其配方和制备方法与实施例1基本相同，不同的是没有添加石墨烯包覆纳米铝粉。
为了进一步说明本发明实施例的技术效果，对本发明实施例1-5及对比例1-4所制得的高导电铜合金板材进行进行测试，测试结果见表1，测试方法参见cn111575531b，具体如下：
[导电率]：按照jish0505规定的方法测定；
[硬度]：加载500g下测定维氏硬度；
[耐热温度]：将板状试样在100-600℃之间(间隔50℃)加热保持30分钟后，测量硬度。随着加热保持温度的升高，硬度会降低。以试样加热保持后的硬度为加热前硬度的80％时所对应的温度为耐热温度；
[弯曲加工性]：长度方向分别为ld和td切取的板状试样(宽度均为10mm)，按jish3110规定的90°w型弯曲加工法进行弯曲加工。用光学显微镜在100倍下对弯曲加工后的试样表面和断面进行观察。得到不发生裂纹的最小弯曲半径r。以最小弯曲半径r和板厚t的比r/t的值作为对弯曲加工性的评价。r/t的值越小，说明弯曲加工性越好。
表1
从表1中数据可以看出，本申请实施例中制备得到的高导电铜合金板材具有更好的导电性能，更优异的弯曲加工性和耐热性，这是各成分和工艺步骤协同作用的结果。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据依据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
1.一种高导电铜合金板材，其特征在于，其含有0.01-0.05wt％的ag，0.8-1.5wt％的ni，0.01-0.03wt％的w，0.10-0.20wt％的p，0.01-0.03wt％的ta，0.05-0.13wt％的sb，0.03-0.06wt％的hf，0.01-0.03wt％的ho，0.001-0.003%的石墨烯包覆纳米铝粉，进一步含有0.1-0.3%的选自sn，b，mn，cs，ca和sc中的一种或多种的添加组分，余量为纳米铜粉。
2.根据权利要求1所述的一种高导电铜合金板材，其特征在于，所述cs以cu-cs中间合金形式加入，其中cs所占的质量百分比为10-20%。
3.根据权利要求1所述的一种高导电铜合金板材，其特征在于，所述高导电铜合金板材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤s1、熔炼、精炼：将各成分按重量百分比混合均匀后，加入熔炼炉中进行熔炼，然后向其中加入精炼剂，喷入惰性气体进行精炼，每次保温精炼时间15-30min；后再依次进行扒渣和过滤，得到精炼后的熔液；取样测试其化学成分，对比设计成分与实测成分之间的差异并进行微调，确保合金成分达到设计成分要求；
步骤s2、将经过步骤s1测试合格的精炼后的熔液，压射到模具内，进行压铸成型；
步骤s3：将经过步骤s2压铸成型的合金胚料进行热处理，得到高导电铜合金板材。
4.根据权利要求3所述的一种高导电铜合金板材，其特征在于，所述熔炼温度为在1200-1220℃；所述惰性气体为氮气、氦气、氖气、氩气中的任意一种。
5.根据权利要求3所述的一种高导电铜合金板材，其特征在于，所述精炼剂包括如下重量份的各组分：六氟硅酸钾4-8份、铋酸钠3-6份、氧化铽1-4份、氯化钠30-40份。
6.根据权利要求3所述的一种高导电铜合金板材，其特征在于，所述精炼剂的添加量为熔体质量的(1-3)wt%。
7.根据权利要求3所述的一种高导电铜合金板材，其特征在于，所述过滤采用陶瓷过滤的方式。
8.根据权利要求3所述的一种高导电铜合金板材，其特征在于，所述压铸成型的具体工艺为：在模具型腔温度为330-360℃、压射速度为0.5-1.0米/秒、压射比压为90-100mpa、增压压力为98-120mpa和保压时间为8-10秒条件下进行压铸成型。
9.根据权利要求3所述的一种高导电铜合金板材，其特征在于，所述热处理工艺具体为：在真空度小于102mp-103mpa条件下，以3℃/min-5℃/min的升温速度升温至280℃-330℃，保温0.5-1h，后加压至50mpa-55mpa，继续升温至500℃-570℃时，保温保压1-2h；随后以6℃/min-8℃/min的升温速度升温至630℃-680℃，撤去压力，保温2h-3h；随后以8℃/min-13℃/min的升温速度升温至720℃-800℃，加压8mpa-10mpa，保温保压1h-2h；然后随炉冷却至室温。
技术总结