專利名稱：彌散強化銅合金及其制備工藝方法
技術領域：
本發(fā)明涉及微波電子管、電阻焊電極、集成電路引線框架材料技術領域，一種彌散強化銅合金及其制備工藝方法。
背景技術：
隨著微波電子技術的飛速發(fā)展，微波電子管對武器裝備現(xiàn)代化的重要作用日益顯得重要，研制新型微波電子管是實現(xiàn)國防現(xiàn)代化、發(fā)展高科技的需要。用于052艦關鍵器件微波電子管，過去用無氧銅材料，由于其機械強度低，尤其是高溫燒氫后，強度更差，無法被用來加工如磁控管內腔體、調諧環(huán)一些關鍵零件。
通常用做微波電子管結構材料的普通無氧銅，雖有優(yōu)良的導電、導熱性能及良好的加工性能，但由于其抗高溫軟化性能差，已不能勝任微波電子管之類的電子件對結構材料的要求，微波電子管工作頻率高，對其零件尺寸要求非常嚴格。另外在制管過程中要經(jīng)受釬焊、除氣超過900℃的高溫處理，有些微波管，像機載雷達、導彈和人造衛(wèi)星上的小型微波電子管，在運行時還要承受加速度的沖擊、高頻震動和離心加速度的作用。因此，一直需要一種既保留銅的高導電、導熱性，又具有較高的抗軟化溫度的新型合金。通常慣用的固溶強化合金其軟化溫度一般不超過600℃，其導電率也不超過85％IACS。
目前，國內外高強、高導彌散強化銅合金的商業(yè)化生產(chǎn)，主要采用內氧化方法和機械合金化方法。傳統(tǒng)的內氧化方法生產(chǎn)彌散強化銅合金工藝流程長、成本高、勞動強度大，并且質量難以控制。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種彌散強化銅合金及其制備工藝方法，使其簡化技術工藝流程、降低生產(chǎn)成本，成本下降三分之一以上，降低勞動強度，提高最終產(chǎn)品的綜合性能。
本發(fā)明的目的是以如下技術方案來實現(xiàn)的所述的彌散強化銅合金，其鋁的含量為0.05～0.6％、余量為銅、雜質含量≯0.5％的分配比；采用氮氣或高壓水霧化制取銅-鋁合金粉末-氧源制作-混料-冷等靜壓-綜合熱處理-擠壓-冷加工-性能檢測工藝制作而成。
所述的彌散強化銅合金的制備工藝方法，采用氮氣或高壓水霧化制取銅-鋁合金粉末-氧源制作-混料-冷等靜壓-綜合熱處理-擠壓-冷加工-性能檢測工藝制作抗高溫軟化、高強、高導彌散強化銅合金；以高純度無氧電銅、銅-30％鋁中間合金、銅-13％磷中間合金脫氧劑為原料；首先在中頻爐內加入高純無氧電銅熔煉10～30分鐘；然后再加入少量銅-13％磷中間合金脫氧0.5～3分鐘；再加入銅-30％鋁中間合金熔煉3～8分鐘；然后用0.6～0.8N/mm2氮氣或7～9N/mm2高壓水進行霧化制粉。
所述的彌散強化銅合金的制備工藝方法，采用氮氣或高壓水霧化制取銅-鋁合金粉末-40～-100目，在250-450℃烘烤40～60小時；然后在600～900℃氮氣保護下加熱1～3小時，制得所需氧源；把氧源與霧化的銅-鋁合金粉末按1∶5-15的比例在V形混料機中進行混合0.5～6小時，制成混合粉；將混合好的混合粉裝入等靜壓膠套中，然后在冷等靜壓油缸內加壓至100～300N/mm2成型；將等冷等靜壓錠在700～950℃、氮氣保護下處理2～6小時之后；在750～950℃氫氣氣氛中還原2～8小時；再在900～1000℃氫氣氣氛中燒結1～5小時。
所述的彌散強化銅合金的制備工藝方法，將綜合熱處理完畢的粉末錠在750～950℃溫度下擠成所需規(guī)格的棒材或管材。
所述的彌散強化銅合金的制備工藝方法，將擠制品再進行30～90％的拉拔加工成產(chǎn)品。
由于采用了如上所述術方案，本發(fā)明具有如下優(yōu)越性彌散強化銅合金，具有十分優(yōu)良的抗高溫軟化特性，同時兼具良好的導電、導熱性能，是目前一種極佳的熱強、高導銅合金；能成功用于艦載、機載衛(wèi)星雷達、電子對抗、遙控遙測、粒子加速器等系統(tǒng)中的微波電子管內腔體；以及發(fā)射管柵支持桿、行波管的慢波線等；并且在電阻焊電極、載流彈簧、電氣接觸件，如電動機轉子棒、連接端及支持片、發(fā)電機引線等引線框架，鑄鋼結晶器等領域也被廣泛采用。
本發(fā)明在現(xiàn)行彌散銅采用AL2O3做第二粒子生產(chǎn)工藝方法的基礎上，采取了一些的工藝措施，如等靜壓、高溫燒法及旋鍛以及工藝參數(shù)，從而使各項技術指標性能達到設定要求1)、材料氣密性好，工藝流程合理，能很好的提高材料強度以及冷加工性能，對避免材料的燒氫膨脹也有委大益處；棒材抗拉強度＞430N/mm2；導電率＞90％IACS；直徑變化＜0.01mm。
經(jīng)如上所述工序加工后的彌散強化銅合金材料性能為經(jīng)900℃氫氣氣氛30分鐘退火后，合金材料的抗拉強度Rm365N/mm2；屈服強度Rp0.2 295N/mm2；延伸率A 20％；徑向尺寸膨脹0.02mm；并且生產(chǎn)成本下降33％。完全達到用戶要求。
圖面說明

圖1是彌散強化銅合金制備工藝流程圖實施例一以生產(chǎn)用于電真空微波電子管TuMAI0.12合金為例。原料選用高純度無氧電銅、銅-30％鋁中間合金、銅-13％磷脫氧劑中間合金；1)、氮氣霧化制取銅-鋁合金粉末在100Kw中頻熔煉爐中加入高純度電銅，待熔化后熔煉15分鐘，加入15克銅-13％磷中間合金熔煉1分鐘，再加入銅-30％鋁中間合金熔煉5分鐘，然后用0.75N/mm2氮進行霧化，制成-40目的銅-鋁合金粉；2)、氧源制作取-100目銅-鋁合金粉在電阻爐中加熱至380℃，并保溫50小時，然后在840℃氮氣保護下加熱1.5小時制成所需氧源；3)、混料把制成的氧源與銅-鋁合金粉按1∶11比例在V型混料機中混合3/4小時制成混合粉；4)、冷等靜壓將混合好的混合粉裝入等靜壓膠套中，然后在冷等靜壓機油缸內被加壓至200N/mm2成型φ195×400mm；5)、綜合熱處理把等靜壓錠在880℃氮氣保護下處理3小時之后在900℃氫氣氣氛中還原5小時，再在980℃氫氣氣氛中燒結2小時；6)、擠壓把綜合熱處理后的合金粉末錠在850℃下擠壓成型φ40mm合金棒坯；7)、冷加工把φ40mm的棒坯冷拉至φ20mm，中間無需退火。
經(jīng)以上工序加工后的彌散強化銅合金材料性能為經(jīng)900℃氫氣氣氛30分鐘退火后，合金材料的抗拉強度Rm365N/mm2；屈服強度Rp0.2 295N/mm2；延伸率A 20％；徑向尺寸膨脹0.02mm；并且生產(chǎn)成本下降33％。完全達到用戶要求。
實施例二以生產(chǎn)11萬高壓隔離開關導電桿用LCM115合金為例，原料采用高純度無氧電銅、銅-30％鋁中間合金、銅-13％磷脫氧劑中間合金；1)、水霧化制取銅-鋁彌散強化銅合金粉在100Kw中頻熔煉爐中加入高純度無氧電銅，待熔化后熔煉15分鐘，再加入15克銅-13％磷中間合金熔煉1分鐘，再加入銅-30％鋁中間合金熔煉5分鐘，然后用8.5N/mm2高壓水進行霧化制成-100目銅-鋁合金粉；2)、氧源制作取-100目銅-鋁合金粉在電阻爐內加熱至380℃保溫25小時，然后在840℃氮氣保護下加熱1.5小時制成所需氧源；3)、混料把制成的氧源和銅-鋁合金粉按1∶9比例在V型混料機中混合3/4小時制成混合粉；4)、冷等靜壓把混合好的混合粉裝入等靜壓膠套中在冷等靜壓機油缸內被擠壓至200N/mm2成型φ195×400mm；5)、綜合熱處理把等靜壓錠在890℃氮氣保護下處理3小時之后，在910℃氫氣氣氛中還原5小時，再在980℃氫氣氣氛中燒結2小時；6)、擠壓把綜合熱處理完畢的合金粉錠在850℃下擠壓成型φ40mm的彌散強化銅合金棒材；7)、冷加工把φ40mm的棒材進行75％的變形處理至φ20mm。
經(jīng)以上工序加工后的彌散強化銅合金材料性能經(jīng)檢測為抗拉強度Rm 585N/mm2、屈服強度Rp0.2 564N/mm2、延伸率A10.5％、成本下降34.5％。完全達到用戶要求。抗拉強度Rm提高10％左右、屈服強度Rp0.2提高10％左右、延伸率A提高10％以上。
權利要求
1.一種彌散強化銅合金，其特征在于所述的彌散強化銅合金，其鋁的含量為0.05～0.6％、余量為銅、雜質含量≯0.5％的分配比；采用氮氣或高壓水霧化制取銅-鋁合金粉末-氧源制作-混料-冷等靜壓-綜合熱處理-擠壓-冷加工-性能檢測工藝制作抗高溫軟化、高強、高導彌散強化銅合金。
2.實施制作如權利要求1所述的彌散強化銅合金的制備工藝方法，其特征在于所述的制備工藝方法，以高純度無氧電銅、銅-30％鋁中間合金、銅-13％磷中間合金脫氧劑為原料；首先在中頻爐內加入高純無氧電銅熔煉10～30分鐘；然后再加入少量銅-13％磷中間合金脫氧0.5～3分鐘；再加入銅-30％鋁中間合金熔煉3～8分鐘；然后用0.6～0.8N/mm2氮氣或7～9N/mm2高壓水進行霧化制粉。
3.如權利要求2所述的彌散強化銅合金的制備工藝方法，其特征在于所述的制備工藝方法，霧化制取銅-鋁合金粉末-40～-100目之間，在250～450℃烘烤40～60小時；然后在600～900℃氮氣保護下加熱1～3小時，制得所需氧源。
4.如權利要求2所述的彌散強化銅合金的制備工藝方法，其特征在于所述的制備工藝方法，把氧源與霧化的銅-鋁合金粉末按1∶5-15的比例在V形混料機中進行混合0.5～6小時，制成混合粉；將混合好的混合粉裝入等靜壓膠套中，然后在冷等靜壓油缸內加壓至100～300N/mm2成型；將等冷等靜壓錠在700～950℃、氮氣保護下處理2～6小時后；在750～950℃氫氣氣氛中還原2～8小時；再在900～1000℃氫氣氣氛中燒結1～5小時。
5.如權利要求2所述的彌散強化銅合金的制備工藝方法，其特征在于所述的制備工藝方法，將綜合熱處理完畢的粉末錠在750～950℃溫度下擠成所需規(guī)格的棒材或管材；將擠制品再進行30～90％的拉拔加工成品。
6.如權利要求2所述的彌散強化銅合金的制備工藝方法，其特征在于所述的制備工藝方法，以生產(chǎn)用于電真空微波管TuMAI0.12合金為例原料選用高純度無氧電銅、銅-30％鋁中間合金、銅-13％磷脫氧劑中間合金；1)、氮氣霧化制取銅-鋁合金粉末在100Kw中頻熔煉爐中加入高純度電銅，待熔化后熔煉15分鐘，加入15克銅-13％磷中間合金熔煉1分鐘，再加入銅-30％鋁中間合金熔煉5分鐘，然后用0.75N/mm2氮進行霧化，制成-40目的銅-鋁合金粉；2)、氧源制作取-100目銅-鋁合金粉在電阻爐中加熱至380℃并保溫50小時，然后在840℃氮氣保護下加熱1.5小時制成所需氧源；3)、混料把制成的氧源與銅-鋁合金粉按1∶11比例在V型混料機中混合3/4小時制成混合粉；4)、冷等靜壓將混合好的混合粉裝入等靜壓膠套中，然后在冷等靜壓機油缸內被加壓至200N/mm2成型φ195×400mm；5)、綜合熱處理把等靜壓錠在880℃氮氣保護下處理3小時之后在900℃氫氣氣氛中還原5小時，再在980℃氫氣氣氛中燒結2小時；6)、擠壓把綜合熱處理后的合金粉末錠在850℃下擠壓成型φ40mm合金棒坯；7)、冷加工把φ40mm的棒坯冷拉至φ20mm，中間無需退火。
7.如權利要求2所述的彌散強化銅合金的制備工藝方法，其特征在于所述的制備工藝方法，以生產(chǎn)11萬高壓隔離開關導電桿用Lcm115合金為例，原料采用高純度無氧電銅、銅-30％鋁中間合金、銅-13％磷脫氧劑中間合金；1)、水霧化制取銅-鋁彌散強化銅合金粉在100Kw中頻熔煉爐中加入高純度無氧電銅，待熔化后熔煉15分鐘，再加入15克銅-13％磷中間合金熔煉1分鐘，再加入銅-30％鋁中間合金熔煉5分鐘，然后用8.5N/mm2高壓水進行霧化制成-100目銅-鋁合金粉；2)、氧源制作取-100目銅-鋁合金粉在電阻爐內加熱至380℃保溫25小時，然后在840℃氮氣保護下加熱1.5小時制成所需氧源；3)、混料把制成的氧源和銅-鋁合金粉按1∶9比例在V型混料機中混合3/4小時制成混合粉；4)、冷等靜壓把混合好的混合粉裝入等靜壓膠套中在冷等靜壓機油缸內被擠壓至200N/mm2成型φ195×400mm；5)、綜合熱處理把等靜壓錠在890℃氮氣保護下處理3小時之后，在910℃氫氣氣氛中還原5小時，再在980℃氫氣氣氛中燒結2小時；6)、擠壓把綜合熱處理完畢的合金粉錠在850℃下擠壓成型φ40mm的彌散強化銅合金棒材；7)、冷加工把φ40mm的棒材進行75％的變形處理至φ20mm。
全文摘要
一種彌散強化銅合金，其特征在于所述的彌散強化銅合金，其鋁的含量為0.05～0.6％、余量為銅、雜質含量≯0.5％的分配比；利用氮氣或高壓水霧化制取銅－鋁合金粉末－氧源制作—混料—冷等靜壓—綜合熱處理—擠壓—冷加工—性能檢測工藝，制作的彌散銅合金具有十分優(yōu)良的抗高溫軟化特性，同時兼具良好的導電、導熱性能，是目前一種極佳的熱強、高導銅合金，應用于微波電子管、電阻焊電極、引線框架等方面。
文檔編號C22C9/01GK1563447SQ20041002983
公開日2005年1月12日 申請日期2004年3月30日 優(yōu)先權日2004年3月30日
發(fā)明者宋厚啟, 牛立業(yè), 何伯恂, 曹先杰, 孟惠娟 申請人:洛陽銅加工集團有限責任公司