高精度高强度导电类弹性铜合金带材可用于高速背板、鱼眼端子等连接器元件,是5G通信设备稳定运行的关键基础原材料。随着5G通信技术的快速发展,要求连接器元件向着小型化、高负载、低温升、高可靠性、高使役寿命和绿色环保方向发展,对铜合金材料强度、弹性、导电、长时耐高温抗应力松弛性能和弯折成形性能提出更加苛刻的要求。
超高强中等导电率铜镍硅合金相对于铍青铜、高锡磷青铜等传统高强度弹性铜合金,具有环保超高强、耐高温抗应力松弛、弯折性能优异、高可靠性等优点,是5G通信设备高端弹性元件用的理想铜合金材料。由于国内同类合金产品在成分的均匀性、性能的一致性、带材的表面质量等方面与国外产品还存在较大差距,生产关键技术尚未完全突破。目前国内5G通信设备用超高强铜镍硅系合金材料均依赖进口日本, 每年从日本进口超高强铜镍硅合金约3000吨,属于“卡脖子”关键材料。在全球5G市场竞争激烈大环境下,超高强铜镍硅合金一旦遭遇禁售,将严重阻碍我国5G通信技术的升级和推广布局,不利于我国抢占全球技术和产业竞争的战略高地以及国家经济的高质量发展和国家信息安全。
本项目针对5G通讯用超高强度中等导电率环保铜合金带材的迫切需求,建立在满足导电的情况下的高强度、优异折弯性能的铜镍硅系合金带材成分-组织-工艺一体化设计方法,阐明合金带材制备加工全过程组织形成机理、演变规律和调控原理,建立基体组织-强化相-力学/电学性能-形状尺寸-加工工艺之间的关系。
在研究内容上,项目将围绕铜镍硅系合金带材制备加工全过程中的科学问题和关键技术问题的开展理论研究和技术攻关,为项目实施奠定基础。研究铜镍硅系合金的成分优化设计、全流程组织结构与加工热处理工艺一体化设计与控制基础理论、合金制备加工热处理全过程中微观组织-力学/电学性能-残余应力-形状尺寸-加工工艺制度之间的内在关系及作用机理和晶粒组织、析出相形态特征和内应力状态对合金带材折弯性能的影响规律及机理。
在技术路线上,沿着“成分与组织模式设计-制备加工-产业化示范-应用”的主线,综合考虑高精度铜合金带材在合金设计、制备加工、产业化及应用整个链条中所面临的瓶颈问题,汇聚国内该领域“产-学-研-用”优势团队按照“全链条创新设计、一体化组织实施”的思路进行集中攻关研究。
关键技术难题:
(1) 铜镍硅合金成分稳定化、熔体洁净化和铸锭均质化调控技术;
(2) 超高强铜镍硅合金带材力学/电学/折弯成型性能协同提升的控制成型及热处理技术;
(3)5G商用带材产业化制造及成套技术研究。
宁波兴业鑫泰新型电子材料有限公司是一家专业研究、生产高精度铜及铜合金板带的现代化集团公司,也是中国高精度铜板带行业的领先制造商,公司一直致力于高精度铜板带的专业化研究、生产、销售并且获得宁波市单项冠军企业称号。企业母公司拥有国家级企业技术中心、浙江省企业博士后工作站、宁波市创新团队、宁波市企业研究院等技术研发平台。企业在产销规模、生产工艺、产品品种、产品质量、技术设备、销售收入、实现利税等方面始终在国内铜加工行业的处于领先地位,是我国国内现阶段最具有影响力高精度铜及铜合金板带加工企业。
合金主要技术指标如下:
抗拉强度:890-990MPa
屈服强度:860-960MPa
硬度:250-310HV
导电率:≥38%IACS
延伸率:≥1%
90°弯曲试验,GW在R/T=1.5的情况下无开裂,BW在R/T=1.0的情况下无开裂
在150℃保温1000h,抗应力松弛率≥90%
项目完成后将建成1条年产2000吨带材产业化示范线及应用, 产品整体技术达到国际领先水平,部分替代进口产品,新增产值7000万元, 替代进口,产品应用在5G基站合金零部件中,推动行业的技术进步和转型升级。