[發(fā)明專利]一種超大尺寸滾輪及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410291098.0
• 申請(qǐng)日: 2014-06-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104084585B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 彭茂公;亢若谷;田偉平;張家敏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 云南科力新材料股份有限公司
• 主分類號(hào): B22F3/12
• 分類號(hào): B22F3/12
• 代理公司: 北京科億知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11350
• 代理人: 湯東鳳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高性能材料制造領(lǐng)域，尤其涉及一種超大尺寸滾輪及其制備方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)有加工大直徑導(dǎo)電滾輪的方法是利用熔鑄工藝澆鑄制取坯料，進(jìn)行自由鍛造、機(jī)械加工。利用熔鑄工藝，材料的成分大多是Cu-Cr、Cu-Cr-Zr系列合金，屬于固溶強(qiáng)化合金材料，難以克服的缺陷是在較低溫度下約在固溶溫度的一半時(shí)，將失去它們的大部分強(qiáng)度，因而在高溫環(huán)境下(500℃以上)，合金材料強(qiáng)度、硬度下降，導(dǎo)致滾輪軟化變形性能下降的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種超大尺寸滾輪及其制備方法，旨在克服澆鑄合金加工大直徑滾輪所存在的導(dǎo)電材料高溫性能差的缺陷。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種超大尺寸滾輪的制備方法，包括以下步驟：

(1)將Al₂O₃彌散強(qiáng)化銅材料進(jìn)行冷等靜壓成型為坯料，使其均勻致密得到坯錠；

(2)將所述坯錠包入包套，進(jìn)行不同階段加溫抽氣封口處理；

(3)將所述包套后的坯錠進(jìn)行熱等靜壓致密化后，加工成￠300mm的滾輪輪坯；

(4)將所述滾輪輪坯按照技術(shù)要求進(jìn)行切片加工，得到超大尺寸滾輪。

優(yōu)選地，所述冷等靜壓成型具體為：

在密實(shí)振動(dòng)設(shè)備上，把Al₂O₃彌散強(qiáng)化銅材料填充在冷等靜壓設(shè)備的橡皮袋內(nèi)，利用冷等靜壓成型工藝制備尺寸為￠330×250mm相對(duì)密度為86～90％的坯料。

優(yōu)選地，所述進(jìn)行不同階段加溫抽氣封口處理具體為：

將所述坯錠裝入包套中，先將包套預(yù)除氣到真空度為10Pa，在溫度150℃～250℃，250℃～350℃、350℃～450℃三個(gè)溫度段進(jìn)行除氣，每一溫度段除氣的真空度達(dá)到10Pa以上后，再升溫到下一溫度段。在溫度450C時(shí)，真空度達(dá)到10Pa以上后封口。

優(yōu)選地，所述包套后的坯錠進(jìn)行熱等靜壓致密化具體為：

將包套后的坯錠置于熱等靜壓設(shè)備中，通入高純氬氣，分段升溫，并在900℃、壓力為100～105MPa時(shí)保溫45分鐘后冷卻至室溫取出。

優(yōu)選地，所述Al₂O₃彌散強(qiáng)化銅材料通過(guò)以下步驟制備：

A、在中頻感應(yīng)電爐熔煉電解銅，待電解銅熔化后降低電爐功率至20～30KW，加入銅：鋁含量為1:1的銅-鋁中間合金，使溶液中的Al含量在0.5～0.6％范圍，提高電爐功率使合金熔液加熱到1150℃～1250℃，保溫10～15分鐘，用惰性霧化氣體霧化成粉末，在100℃～150℃烘烤并篩分出粒徑不大于150μm的銅-鋁合金粉末；

B、將所述銅-鋁合金粉末在導(dǎo)氧設(shè)備導(dǎo)氧機(jī)上連續(xù)作業(yè)，溫度控制在350℃～450℃，使合金粉末顆粒表面反應(yīng)生成一層氧化膜；

C、將生成氧化膜后的銅-鋁合金粉置于爐體氧化鋁生長(zhǎng)爐中，密封升溫，在溫度

D、將所述彌散銅-鋁合金粉末經(jīng)過(guò)粉碎、篩分、磁選以及還原后得到Al₂O₃彌散強(qiáng)化銅材料。

優(yōu)選地，所述霧化介質(zhì)為氮?dú)饣驓鍤狻?/p>

本發(fā)明克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，首先提供一種Al₂O₃彌散強(qiáng)化銅材料及其制備方法。為了改善銅及銅合金在高溫下強(qiáng)度不足的缺陷，在本發(fā)明中，Al₂O₃彌散強(qiáng)化銅材料的制備過(guò)程中，通過(guò)在銅基體中加入高溫性能穩(wěn)定的氧化物相粒子，使材料在保持它的高導(dǎo)電性的同時(shí)，最大限度的提高銅合金材料的強(qiáng)度。Al₂O₃彌散強(qiáng)化銅材料粉末是通過(guò)向銅基體中引入均勻分布、細(xì)小具有優(yōu)良熱穩(wěn)定性的氧化鋁顆粒，強(qiáng)化銅基體而制得的材料。該材料不但強(qiáng)度高，導(dǎo)電率和導(dǎo)熱率也非常好，更具特征的是材料處在高溫環(huán)境下，它比任何銅合金能保持的強(qiáng)度都高，即優(yōu)良的抗軟化溫度。這一特征主要是來(lái)自均勻分布在銅基體中微小的氧化鋁顆粒。

本發(fā)明的Al₂O₃彌散強(qiáng)化銅材料是一種具有優(yōu)良物理性能和力學(xué)性能的功能材料，可以廣泛應(yīng)用于集成電路的引線框架、各種點(diǎn)焊、高檔轎車(chē)車(chē)身點(diǎn)焊、滾焊電極、觸頭材料、電動(dòng)工具換向器、高速電 氣化鐵路架空線、大功率異步牽引電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子、高脈沖磁場(chǎng)導(dǎo)體材料，航空航天導(dǎo)體材料。

在此基礎(chǔ)上，本發(fā)明進(jìn)一步提供了利用上述Al₂O₃彌散強(qiáng)化銅材料制備一種超大尺寸滾輪材料及其制備方法。