专利名称：弥散强化铜合金及其制备工艺方法
技术领域：
本发明涉及微波电子管、电阻焊电极、集成电路引线框架材料技术领域，一种弥散强化铜合金及其制备工艺方法。
背景技术：
随着微波电子技术的飞速发展，微波电子管对武器装备现代化的重要作用日益显得重要，研制新型微波电子管是实现国防现代化、发展高科技的需要。用于052舰关键器件微波电子管，过去用无氧铜材料，由于其机械强度低，尤其是高温烧氢后，强度更差，无法被用来加工如磁控管内腔体、调谐环一些关键零件。
通常用做微波电子管结构材料的普通无氧铜，虽有优良的导电、导热性能及良好的加工性能，但由于其抗高温软化性能差，已不能胜任微波电子管之类的电子件对结构材料的要求，微波电子管工作频率高，对其零件尺寸要求非常严格。另外在制管过程中要经受钎焊、除气超过900℃的高温处理，有些微波管，像机载雷达、导弹和人造卫星上的小型微波电子管，在运行时还要承受加速度的冲击、高频震动和离心加速度的作用。因此，一直需要一种既保留铜的高导电、导热性，又具有较高的抗软化温度的新型合金。通常惯用的固溶强化合金其软化温度一般不超过600℃，其导电率也不超过85％IACS。
目前，国内外高强、高导弥散强化铜合金的商业化生产，主要采用内氧化方法和机械合金化方法。传统的内氧化方法生产弥散强化铜合金工艺流程长、成本高、劳动强度大，并且质量难以控制。
发明内容
本发明的目的是提供一种弥散强化铜合金及其制备工艺方法，使其简化技术工艺流程、降低生产成本，成本下降三分之一以上，降低劳动强度，提高最终产品的综合性能。
本发明的目的是以如下技术方案来实现的所述的弥散强化铜合金，其铝的含量为0.05～0.6％、余量为铜、杂质含量≯0.5％的分配比；采用氮气或高压水雾化制取铜-铝合金粉末-氧源制作-混料-冷等静压-综合热处理-挤压-冷加工-性能检测工艺制作而成。
所述的弥散强化铜合金的制备工艺方法，采用氮气或高压水雾化制取铜-铝合金粉末-氧源制作-混料-冷等静压-综合热处理-挤压-冷加工-性能检测工艺制作抗高温软化、高强、高导弥散强化铜合金；以高纯度无氧电铜、铜-30％铝中间合金、铜-13％磷中间合金脱氧剂为原料；首先在中频炉内加入高纯无氧电铜熔炼10～30分钟；然后再加入少量铜-13％磷中间合金脱氧0.5～3分钟；再加入铜-30％铝中间合金熔炼3～8分钟；然后用0.6～0.8N/mm2氮气或7～9N/mm2高压水进行雾化制粉。
所述的弥散强化铜合金的制备工艺方法，采用氮气或高压水雾化制取铜-铝合金粉末-40～-100目，在250-450℃烘烤40～60小时；然后在600～900℃氮气保护下加热1～3小时，制得所需氧源；把氧源与雾化的铜-铝合金粉末按1∶5-15的比例在V形混料机中进行混合0.5～6小时，制成混合粉；将混合好的混合粉装入等静压胶套中，然后在冷等静压油缸内加压至100～300N/mm2成型；将等冷等静压锭在700～950℃、氮气保护下处理2～6小时之后；在750～950℃氢气气氛中还原2～8小时；再在900～1000℃氢气气氛中烧结1～5小时。
所述的弥散强化铜合金的制备工艺方法，将综合热处理完毕的粉末锭在750～950℃温度下挤成所需规格的棒材或管材。
所述的弥散强化铜合金的制备工艺方法，将挤制品再进行30～90％的拉拔加工成产品。
由于采用了如上所述术方案，本发明具有如下优越性弥散强化铜合金，具有十分优良的抗高温软化特性，同时兼具良好的导电、导热性能，是目前一种极佳的热强、高导铜合金；能成功用于舰载、机载卫星雷达、电子对抗、遥控遥测、粒子加速器等系统中的微波电子管内腔体；以及发射管栅支持杆、行波管的慢波线等；并且在电阻焊电极、载流弹簧、电气接触件，如电动机转子棒、连接端及支持片、发电机引线等引线框架，铸钢结晶器等领域也被广泛采用。
本发明在现行弥散铜采用AL2O3做第二粒子生产工艺方法的基础上，采取了一些的工艺措施，如等静压、高温烧法及旋锻以及工艺参数，从而使各项技术指标性能达到设定要求1)、材料气密性好，工艺流程合理，能很好的提高材料强度以及冷加工性能，对避免材料的烧氢膨胀也有委大益处；棒材抗拉强度＞430N/mm2；导电率＞90％IACS；直径变化＜0.01mm。
经如上所述工序加工后的弥散强化铜合金材料性能为经900℃氢气气氛30分钟退火后，合金材料的抗拉强度Rm365N/mm2；屈服强度Rp0.2 295N/mm2；延伸率A 20％；径向尺寸膨胀0.02mm；并且生产成本下降33％。完全达到用户要求。
图面说明
图1是弥散强化铜合金制备工艺流程图实施例一以生产用于电真空微波电子管TuMAI0.12合金为例。原料选用高纯度无氧电铜、铜-30％铝中间合金、铜-13％磷脱氧剂中间合金；1)、氮气雾化制取铜-铝合金粉末在100Kw中频熔炼炉中加入高纯度电铜，待熔化后熔炼15分钟，加入15克铜-13％磷中间合金熔炼1分钟，再加入铜-30％铝中间合金熔炼5分钟，然后用0.75N/mm2氮进行雾化，制成-40目的铜-铝合金粉；2)、氧源制作取-100目铜-铝合金粉在电阻炉中加热至380℃，并保温50小时，然后在840℃氮气保护下加热1.5小时制成所需氧源；3)、混料把制成的氧源与铜-铝合金粉按1∶11比例在V型混料机中混合3/4小时制成混合粉；4)、冷等静压将混合好的混合粉装入等静压胶套中，然后在冷等静压机油缸内被加压至200N/mm2成型φ195×400mm；5)、综合热处理把等静压锭在880℃氮气保护下处理3小时之后在900℃氢气气氛中还原5小时，再在980℃氢气气氛中烧结2小时；6)、挤压把综合热处理后的合金粉末锭在850℃下挤压成型φ40mm合金棒坯；7)、冷加工把φ40mm的棒坯冷拉至φ20mm，中间无需退火。
经以上工序加工后的弥散强化铜合金材料性能为经900℃氢气气氛30分钟退火后，合金材料的抗拉强度Rm365N/mm2；屈服强度Rp0.2 295N/mm2；延伸率A 20％；径向尺寸膨胀0.02mm；并且生产成本下降33％。完全达到用户要求。
实施例二以生产11万高压隔离开关导电杆用LCM115合金为例，原料采用高纯度无氧电铜、铜-30％铝中间合金、铜-13％磷脱氧剂中间合金；1)、水雾化制取铜-铝弥散强化铜合金粉在100Kw中频熔炼炉中加入高纯度无氧电铜，待熔化后熔炼15分钟，再加入15克铜-13％磷中间合金熔炼1分钟，再加入铜-30％铝中间合金熔炼5分钟，然后用8.5N/mm2高压水进行雾化制成-100目铜-铝合金粉；2)、氧源制作取-100目铜-铝合金粉在电阻炉内加热至380℃保温25小时，然后在840℃氮气保护下加热1.5小时制成所需氧源；3)、混料把制成的氧源和铜-铝合金粉按1∶9比例在V型混料机中混合3/4小时制成混合粉；4)、冷等静压把混合好的混合粉装入等静压胶套中在冷等静压机油缸内被挤压至200N/mm2成型φ195×400mm；5)、综合热处理把等静压锭在890℃氮气保护下处理3小时之后，在910℃氢气气氛中还原5小时，再在980℃氢气气氛中烧结2小时；6)、挤压把综合热处理完毕的合金粉锭在850℃下挤压成型φ40mm的弥散强化铜合金棒材；7)、冷加工把φ40mm的棒材进行75％的变形处理至φ20mm。
经以上工序加工后的弥散强化铜合金材料性能经检测为抗拉强度Rm 585N/mm2、屈服强度Rp0.2 564N/mm2、延伸率A10.5％、成本下降34.5％。完全达到用户要求。抗拉强度Rm提高10％左右、屈服强度Rp0.2提高10％左右、延伸率A提高10％以上。
权利要求
1.一种弥散强化铜合金，其特征在于所述的弥散强化铜合金，其铝的含量为0.05～0.6％、余量为铜、杂质含量≯0.5％的分配比；采用氮气或高压水雾化制取铜-铝合金粉末-氧源制作-混料-冷等静压-综合热处理-挤压-冷加工-性能检测工艺制作抗高温软化、高强、高导弥散强化铜合金。
2.实施制作如权利要求1所述的弥散强化铜合金的制备工艺方法，其特征在于所述的制备工艺方法，以高纯度无氧电铜、铜-30％铝中间合金、铜-13％磷中间合金脱氧剂为原料；首先在中频炉内加入高纯无氧电铜熔炼10～30分钟；然后再加入少量铜-13％磷中间合金脱氧0.5～3分钟；再加入铜-30％铝中间合金熔炼3～8分钟；然后用0.6～0.8N/mm2氮气或7～9N/mm2高压水进行雾化制粉。
3.如权利要求2所述的弥散强化铜合金的制备工艺方法，其特征在于所述的制备工艺方法，雾化制取铜-铝合金粉末-40～-100目之间，在250～450℃烘烤40～60小时；然后在600～900℃氮气保护下加热1～3小时，制得所需氧源。
4.如权利要求2所述的弥散强化铜合金的制备工艺方法，其特征在于所述的制备工艺方法，把氧源与雾化的铜-铝合金粉末按1∶5-15的比例在V形混料机中进行混合0.5～6小时，制成混合粉；将混合好的混合粉装入等静压胶套中，然后在冷等静压油缸内加压至100～300N/mm2成型；将等冷等静压锭在700～950℃、氮气保护下处理2～6小时后；在750～950℃氢气气氛中还原2～8小时；再在900～1000℃氢气气氛中烧结1～5小时。
5.如权利要求2所述的弥散强化铜合金的制备工艺方法，其特征在于所述的制备工艺方法，将综合热处理完毕的粉末锭在750～950℃温度下挤成所需规格的棒材或管材；将挤制品再进行30～90％的拉拔加工成品。
6.如权利要求2所述的弥散强化铜合金的制备工艺方法，其特征在于所述的制备工艺方法，以生产用于电真空微波管TuMAI0.12合金为例原料选用高纯度无氧电铜、铜-30％铝中间合金、铜-13％磷脱氧剂中间合金；1)、氮气雾化制取铜-铝合金粉末在100Kw中频熔炼炉中加入高纯度电铜，待熔化后熔炼15分钟，加入15克铜-13％磷中间合金熔炼1分钟，再加入铜-30％铝中间合金熔炼5分钟，然后用0.75N/mm2氮进行雾化，制成-40目的铜-铝合金粉；2)、氧源制作取-100目铜-铝合金粉在电阻炉中加热至380℃并保温50小时，然后在840℃氮气保护下加热1.5小时制成所需氧源；3)、混料把制成的氧源与铜-铝合金粉按1∶11比例在V型混料机中混合3/4小时制成混合粉；4)、冷等静压将混合好的混合粉装入等静压胶套中，然后在冷等静压机油缸内被加压至200N/mm2成型φ195×400mm；5)、综合热处理把等静压锭在880℃氮气保护下处理3小时之后在900℃氢气气氛中还原5小时，再在980℃氢气气氛中烧结2小时；6)、挤压把综合热处理后的合金粉末锭在850℃下挤压成型φ40mm合金棒坯；7)、冷加工把φ40mm的棒坯冷拉至φ20mm，中间无需退火。
7.如权利要求2所述的弥散强化铜合金的制备工艺方法，其特征在于所述的制备工艺方法，以生产11万高压隔离开关导电杆用Lcm115合金为例，原料采用高纯度无氧电铜、铜-30％铝中间合金、铜-13％磷脱氧剂中间合金；1)、水雾化制取铜-铝弥散强化铜合金粉在100Kw中频熔炼炉中加入高纯度无氧电铜，待熔化后熔炼15分钟，再加入15克铜-13％磷中间合金熔炼1分钟，再加入铜-30％铝中间合金熔炼5分钟，然后用8.5N/mm2高压水进行雾化制成-100目铜-铝合金粉；2)、氧源制作取-100目铜-铝合金粉在电阻炉内加热至380℃保温25小时，然后在840℃氮气保护下加热1.5小时制成所需氧源；3)、混料把制成的氧源和铜-铝合金粉按1∶9比例在V型混料机中混合3/4小时制成混合粉；4)、冷等静压把混合好的混合粉装入等静压胶套中在冷等静压机油缸内被挤压至200N/mm2成型φ195×400mm；5)、综合热处理把等静压锭在890℃氮气保护下处理3小时之后，在910℃氢气气氛中还原5小时，再在980℃氢气气氛中烧结2小时；6)、挤压把综合热处理完毕的合金粉锭在850℃下挤压成型φ40mm的弥散强化铜合金棒材；7)、冷加工把φ40mm的棒材进行75％的变形处理至φ20mm。
全文摘要
一种弥散强化铜合金，其特征在于所述的弥散强化铜合金，其铝的含量为0.05～0.6％、余量为铜、杂质含量≯0.5％的分配比；利用氮气或高压水雾化制取铜－铝合金粉末－氧源制作—混料—冷等静压—综合热处理—挤压—冷加工—性能检测工艺，制作的弥散铜合金具有十分优良的抗高温软化特性，同时兼具良好的导电、导热性能，是目前一种极佳的热强、高导铜合金，应用于微波电子管、电阻焊电极、引线框架等方面。
文档编号C22C9/01GK1563447SQ20041002983
公开日2005年1月12日 申请日期2004年3月30日 优先权日2004年3月30日
发明者宋厚启, 牛立业, 何伯恂, 曹先杰, 孟惠娟 申请人:洛阳铜加工集团有限责任公司