一种Al₂O₃弥散强化铜合金及其制备方法

专利名称：一种Al₂O₃弥散强化铜合金及其制备方法
技术领域：
本发明属于金属材料技术领域，特别是一种A1A弥散强化铜合金及其制备 方法。
背景技术：
随着汽车工业的飞速发展，点焊作为一种高效率、操作简单、易实现机械 化和自动化的常用电阻焊工艺，广泛用于汽车覆盖件的焊接。制作点焊电极的 传统材料主要是QBe2、 CuZrNb、 CuCr、 CuCrZr和CuNi2Si等铜合金，这类电极 在点焊时，经常发生热塑变镦粗、电磨损、与被焊钢板粘接等形式的失效，降 低了生产效率。为此，研制具有高的高温强度和软化温度，同时具备高导电性 的新型点焊电极材料成为急需。弥散强化铜合金是近年来发展的新型功能与结 构复合材料，具有高的高温强度、抗压屈服强度及导电率，是传统点焊电极材 料的理想替代品，具有广阔的应用前景。
在涉及到弥散强化铜合金方面研究的国内外文献检索中，检索到中国专利 2004100229836. 0，弥散强化铜合金及其制备工艺方法
该专利涉及到的弥散强化铜合金制备工艺如下①制粉；②筛分作为氧源 的铜铝合金粉；③氧源烘烤，将作为氧源的铜铝合金粉表面氧化为氧化铜；④ 氧源分解，将表面氧化的铜铝合金粉在一定气氛下及温度下，把氧化铜分解为 氧化亚铜；⑤破碎，将氧源分解后结块的氧源粉破碎；⑥氧源氧含量测定；⑦ 混粉，按一定的比例将氧源与未氧化的铜铝合金粉混合到一起；⑧等静压成型; ⑨内氧化一还原一烧结；⑩挤压及后续加工。
其工艺存在以下不足之处
①工艺复杂；②内氧化过程中，氧的扩散过程是由氧源颗粒氧表面及内部的氧扩散到未 氧化的铜铝合金粉表面，再由表面扩散到内部，将合金粉内的铝氧化为
A120:,。采用该工艺内氧化时间较长，且不易氧化完全。
未见与本发明所采用的将全部粉末表面氧化成氧化铜的配氧工艺及后续制 备工艺相类似的相关专利文献。

发明内容
为了克服现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种A1A弥散强化铜合 金及其制备方法，使工艺流程简单，材料强度高、导电率高。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案
所述的AL03弥散强化铜合金，其采用的材料组份中含铝0.05 0.6wty。， 其余为铜作基体材料，杂质含量小于0.5wt% ;制作弥散强化铜合金时，将全 部铜一铝合金粉末表面氧化配氧，全部铜-铝合金粉末在氧化性气氛中加热到 15(TC 50(TC，保温1 40小时，进行表面氧化，配氧量与合金粉末中铝含量
原子比为3: 2 6: 2之间；进行等静压制锭；内氧化、还原、烧结在氮气保
护下将锭坯加热到7(XrC 95(TC，保温0.5 4小时，通过粉末表面的氧向粉 末颗粒内部的扩散，将颗粒内的铝氧化为A1A，称为内氧化；再转换气氛，在 氢气气氛下75(TC 1000'C还原并烧结2 10小时，将制得的烧结锭坯加热到 75(J 95(TC;挤压成棒材或管材；经过拉拔加工成成品；其A1A弥散强化铜合 金成品中A1A含量为0. 1 1. 2wt%。
一种A1A弥散强化铜合金的制备方法，取铝材料0. 05 0. 6wt% ，其余为 铜作基体材料，杂质含量小于0. 5wt%;采用的制备方法
1) 、将全部铜一铝合金粉末表面氧化配氧，全部铜-铝合金粉末在氧化性气 氛中加热到15(TC 50(TC，保温1 40小时，进行表面氧化，配氧量与合金粉
末中铝含量原子比为3: 2 6: 2之间；
2) 、制锭进行等静压制锭；
3) 、内氧化、还原、烧结在氮气保护下将锭坯加热到70(TC 95(rC,保温0.5 4小时，通过粉末表面的氧向粉末颗粒内部的扩散，将颗粒内的铝氧化 为Al必,，称为内氧化；再转换气氛，在氢气气氛下750。C 100(TC还原并烧结 2 10小时，将制得的烧结锭坯加热到750 95(TC;
4) 、挤压挤压成棒材或管材；
5) 、冷加工经过拉拔加工成成品。
由于采用了如上所述技术方案，本发明具有如下优越性
1、 工艺简单，生产效率高。采用本工艺省略了粉末筛分、氧源烘烤、氧源 分解、破碎和混粉工序，縮短了工艺流程，提高了效率。
2、 时间短，节约能源，降低成本。
3、 最终产品抗拉强度大于500N/ram2,软化温度高于90(TC，导电率〉8(F。IACS， 具有较高的力学性能，优良的抗高温软化性和良好的导电、导热性能。采用上 述工艺制造的弥散强化铜合金能应用于制造电阻焊电极、载流弹簧、电气接触 片，如电动机转子棒、连接端及支持片、发动机引线框架等，可明显提高使 用性能和寿命，是制作该类产品的理想材料。


图1是八1203弥散强化铜合金制备工艺方框图
具体实施方式
一
以生产用于电阻焊电极的材料为例取铝含量o.3wty。，其余为铜的铜铝合
金粉末；
1. 全部铜、铝合金粉末表面氧化配氧将铜铝合金粉末在氧化性气氛中氧 化20小时；进行表面氧化，配氧量与合金粉末中铝含量原子比为3: 2 6: 2 之间；
2. 制锭将全氧化后的粉末装入等静压胶套中，然后在冷等静压机油缸中 被加压制200 N/nV成型；
3. 内氧化把等静压锭在88(TC氮气保护下处理2小时；
4. 烧结、还原在900'C氢气气氛中还原5小时，再在98(TC氢气气氛中
烧结2小时；
5. 挤压把烧结后的锭坯在85CTC下挤压成坯；
6. 冷加工把挤压坯冷拉至所需规格。
具体实施方式
二
以生产高压隔离开关导电杆用合金为例，原料选用铝含量0.15wt%，其余 为铜的铜铝合金粉末；
1. 全部粉末表面氧化配氧将铜铝合金粉末在氧化性气氛中氧化20小时； 进行表面氧化，配氧量与合金粉末中铝含量原子比为3: 2 6: 2之间；
2. 制锭将全氧化后的粉末装入等静压胶套中，然后在冷等静压机油缸中
被加压制200 N/mn^成型；
3. 内氧化把等静压锭在88(TC氮气保护下处理2小时；
4. 烧结、还原在90(TC氢气气氛中还原5小时，再在980。C氢气气氛中烧
结2小时；
5. 挤压把烧结后的锭坯在850。C下挤压成坯；
6. 冷加工把挤压坯冷拉至所需规格。
权利要求
1、一种Al2O3弥散强化铜合金，其特征在于其采用的材料组份中含铝0.05～0.6wt％，其余为铜作基体材料，杂质含量小于0.5wt％；制作Al2O3弥散强化铜合金时，将全部铜-铝合金粉末表面氧化配氧，全部铜-铝合金粉末在氧化性气氛中加热到150℃～500℃，保温1～40小时，进行表面氧化，配氧量与合金粉末中铝含量原子比为3∶2～6∶2之间；进行等静压制锭；内氧化、还原、烧结在氮气保护下将锭坯加热到700℃～950℃，保温0.5～4小时，通过粉末表面的氧向粉末颗粒内部的扩散，将颗粒内的铝氧化为Al2O3，称为内氧化；再转换气氛，在氢气气氛下750℃～1000℃还原并烧结2～10小时，将制得的烧结锭坯加热到750～950℃；挤压成棒材或管材；拉拔加工成成品；成品中Al2O3含量为0.1～1.2wt％。
2、 一种八1203弥散强化铜合金的制备方法，其特征在于其取铝含量0.05 0.6wt% 、其余为铜作基体材料、杂质含量小于0. 5wtW的铜铝合金粉末；采用的制备方法1) 、将全部铜一铝合金粉末表面氧化配氧，全部铜-铝合金粉末在氧化性气氛中加热到15(TC 50(TC，保温1 40小时，进行表面氧化，配氧量与合金粉末中铝含量原子比为3: 2 6: 2之间；2) 、制锭进行等静压制锭；3) 、内氧化、还原、烧结在氮气保护下将锭坯加热到70(rC 95(TC，保温 0.5 4小时，通过粉末表面的氧向粉末颗粒内部的扩散，将颗粒内的铝氧化为 A1A，称为内氧化；再转换气氛，在氢气气氛下750。C 100(TC还原并烧结2 10 小时，将制得的烧结锭坯加热到750 95(TC;4) 、挤压挤压成棒材或管材；5) 、冷加工经过拉拔加工成成品。
全文摘要
本发明提供一种Al₂O₃弥散强化铜合金及其制备方法，所述原材料中铝含量为0.05～0.6wt％，杂质含量不超过0.5wt％，基体材料为铜；生产工艺为全部铜-铝合金粉末表面氧化配氧-制锭-内氧化、还原、烧结-挤压-冷加工-性能测试的工艺，制作的Al₂O₃弥散强化铜合金具有较高的强度、硬度和优良的抗高温软化性能，同时兼具良好的导电、导热性能，是目前制作电阻焊电极、集成电路引线框架、高压隔离开关导电杆等部件的理想材料。
文档编号C22C1/04GK101195879SQ20061012842
公开日2008年6月11日 申请日期2006年12月8日 优先权日2006年12月8日
发明者付自来, 岳灿甫, 王永朝, 陈会东 申请人:中国船舶重工集团公司第七二五研究所