[發(fā)明專利]一種銅鉻合金表面合金化的制備方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010238978.3
• 申請(qǐng)日: 2010-07-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101899640A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-12-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周志明;黃偉九;唐麗文;胡建軍;胡洋;李小平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶理工大學(xué)
• 主分類號(hào): C23C10/28
• 分類號(hào): C23C10/28
• 代理公司: 重慶博凱知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 50212
• 代理人: 李曉兵

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種銅鉻合金表面合金化的制備方法，該方法是通過(guò)采用脈沖電子束的方法在銅基材的表面形成銅鉻合金化層，屬于材料表面處理和強(qiáng)化技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

由于銅鉻合金的相互固溶度很小，因此銅鉻合金結(jié)合了鉻的高硬度和銅良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性，在制備高強(qiáng)高導(dǎo)材料、集成電路引線框架、大型高速渦輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子導(dǎo)線、電車及電力火車架空導(dǎo)線等方面得到廣泛應(yīng)用，尤其是高鉻含量的銅鉻合金因具有耐電壓強(qiáng)度高、開(kāi)斷電流能力大、抗熔焊性能好和截流性能低等特點(diǎn)，作為觸頭材料廣泛應(yīng)用于中壓真空斷路器中。作為觸頭材料的銅鉻合金，材料表面的強(qiáng)度、顯微組織的均勻性和晶粒大小等對(duì)觸頭材料的性能起十分重要的作用。合金表面的強(qiáng)度與耐電壓強(qiáng)度等成線性關(guān)系，因此如何提高合金的表面強(qiáng)度，細(xì)化合金表面的顯微組織，提高合金的性能，進(jìn)而提高真空斷路器的使用壽命是至關(guān)重要的。銅鉻合金在使用過(guò)程中發(fā)生磨損，主要集中在表面，合金的失效往往由于觸頭材料的表面率先失效而引起整個(gè)失效，因此銅鉻合金表面的顯微組織和性能顯得尤其重要。?

在以往的研究中，國(guó)外有Hirose等“Surface?alloying?of?copper?with?chromium?by?CO₂?laser”(Materials?Science?and?Engineering?A,?1994,174:199-204)和Dutta?Majumdar等“Laser?surface?alloying?of?copper?with?chromium?I.?Microstructure?evolution.”?(Materials?Science?and?Engineering?A,?1999,268:216-226)?、“Laser?surface?alloying?of?copper?with?chromium?I.?Improvement?in?mechanical?properties.”(Materials?Science?and?Engineering?A,?1994,174:227-235)采用激光表面合金化研究了銅鉻合金。國(guó)內(nèi)有梁淑華等“細(xì)晶CuCr系觸頭材料的研究”（粉末冶金技術(shù)，2000，18（3）:196-199）和苗柏和“激光表面熔凝CuCr50粉末冶金材料”（應(yīng)用激光，1999，19（5）：253-255）等采用激光對(duì)銅鉻合金表面進(jìn)行了重熔。

電子束（Electron?Beam）表面處理技術(shù)是將高能量密度的電子束轟擊到金屬表面,?并采用高速掃描的方式,?使電子束能量均勻地分布于金屬表面。電子束表面處理技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)中得到很好的應(yīng)用，如在燃?xì)廨啓C(jī)葉片上、模具上以及各種工具進(jìn)行表面強(qiáng)化,?達(dá)到提高其耐熱、耐蝕、耐磨等性能。脈沖電子束通過(guò)將材料快速加熱使材料的表面達(dá)到熔化溫度后再進(jìn)行急劇冷卻，通過(guò)動(dòng)力學(xué)控制來(lái)提高形核率抑制晶粒長(zhǎng)大可以在材料表面獲得納米組織。近年來(lái)許多研究者正開(kāi)展利用電子束表面強(qiáng)化技術(shù)進(jìn)行高溫合金和功能材料的研究。迄今為止，還未見(jiàn)采用脈沖電子束對(duì)銅鉻合金進(jìn)行合金化處理。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種通過(guò)采用脈沖電子束設(shè)備對(duì)銅鉻合金進(jìn)行表面合金化處理，從而在銅基材的表面形成一層顯微硬度高，耐磨性好的銅鉻合金化層。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利采用以下技術(shù)方案：一種銅鉻合金表面合金化的制備方法，其特征在于包括如下步驟：（1）制備銅鉻合金：以紫銅為基材在基材上涂敷鉻合金粉末，或者采用電沉積法在銅基材的表面形成Cr膜，或者采用離子噴涂法在銅基材的表面噴涂Cr層；（2）將上述制備好的銅鉻合金裝在配用的夾具上，放入真空室內(nèi)，抽真空，然后向真空室內(nèi)充入惰性保護(hù)氣體；（3）啟動(dòng)脈沖電子束設(shè)備，對(duì)真空室內(nèi)的銅鉻合金進(jìn)行電子束照射；通過(guò)采用脈沖電子束加熱表面，實(shí)現(xiàn)基材的銅鉻合金表面合金化。?

進(jìn)一步的特征是：所述的鉻合金粉末全部是鉻粉；或者在鉻粉中添加了鎢粉、鋯粉、鎳粉、鐵粉、鉬粉中的任意一種或兩種直至全部五種，鉻粉的重量百分比含量≥92%，鎢粉、鋯粉、鎳粉、鐵粉、鉬粉中任意一種的重量百分比含量≤2%；其涂敷方法是用有機(jī)或無(wú)機(jī)粘結(jié)劑，將合金粉末調(diào)成糊狀，刷在銅基材的表面，涂層厚度為100-800μm。

采用電沉積法在銅基材的表面形成Cr膜的厚度為10-50μm。

采用離子噴涂法在銅基材的表面噴涂Cr層的厚度為10-500μm。

脈沖電子束設(shè)備照射的主要參數(shù)范圍：能量密度1-20J/cm²，脈沖寬度2-5μs,?脈沖次數(shù)2-30次，電子束斑的有效尺寸為70-100mm。