[發明專利]一種高密高導無氧銅材及其制備方法

有效

• 申請號: 201510540231.6
• 申請日: 2015-08-28
• 公開（公告）號: CN105132730A
• 公開（公告）日: 2015-12-09
• 發明（設計）人: 周洪雷;徐崗;李紅雷
• 申請（專利權）人: 上海飛馳銅鋁材有限公司
• 主分類號: C22C1/06
• 分類號: C22C1/06;C22C21/00;B22D11/055;B22D11/111
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技術領域

本發明涉及冶金技術領域，尤其涉及用于核電、高端設備制造領域的高密高導無氧銅，特別是一種用于核電核聚變、醫療設備質子刀制造的高密高導無氧銅及其制備方法。

背景技術

核聚變因其不會帶來放射性污染等環境問題，而且其原料直接取自海水中富有的氘、氚，因此是理想的能源供給方式。核聚變發電機組中的巨型發電機，必須具有高效的冷卻系統，以維持正常的發電作業。冷卻介質和方式直接影響發電機的發電能力，目前所用的冷卻方法主要有空氣冷卻、氫氣冷卻和水冷卻。空氣冷卻效能最低，氫氣冷卻比空氣冷卻效能要高3～4倍，由于水的熱容量大、導熱和散熱能力強，因此水冷卻效果最好，比空氣冷卻效能高40～50倍。因此在核聚變發電機組中優選水冷卻系統保證發電機組的正常運行。

無氧銅由于其優良的導電導熱性能成為核聚變發電機組中水冷卻系統的首選材料。然而，由于其應用環境復雜和應用領域的特殊性，不允許出現任何質量事故，對材料的要求非常高，無氧銅由于其雜質含量低，氧含量少，其導電導熱性能優越，由于其密度較高，其抗壓性能高，能很好的滿足上述要求。

發明內容

本發明的目的是為了彌補現有技術的不足，提供一種高密高導無氧銅材及其制備方法，制得的純銅或銀銅排材具有導電導熱率高，抗壓能力強等特點。

為了實現本發明的目的，采用的技術方案是：

一種高密高導無氧銅材的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)、前處理：選用1號電解銅作為原料，對所述電解銅表面進行除銹，除銅綠、銅豆處理，然后烘干；

2)、熔煉：熔煉加熱溫度控制在1140～1240℃，熔煉過程中銅液表面采用煅燒徹底的木炭覆蓋，覆蓋厚度為180～200cm；

3)、除渣除氧：熔煉完成后保溫，在保溫過程中通過惰性氣體把含稀土的精煉劑加入熔體，對熔體進行除渣和除氧處理，并一直通惰性氣體于爐體內，對熔體進行再次覆蓋保護，起到隔絕氧氣和脫氧效果；

蓋好爐蓋，持續對爐體內通入上述惰性氣體，使爐體內保持正壓，靜置10～30分鐘，

4)、澆注：在石墨結晶器中澆注成型，澆鑄溫度1150℃～1180℃，澆注時用煅燒過的煙灰對結晶器中的銅液進行覆蓋；

5)、冷卻：石墨結晶器的冷卻系統選用4個相互垂直入口，且進水方向為沿結晶器外圓切線方向進行水冷卻。這樣保證了冷卻效果，同時保證了水流在結晶器中的充分對流，保證了冷卻的均勻性，保證了鑄錠的組織均勻細小，減少了氣孔、縮孔的出現。

優選地：所述木炭煅燒時進行挑選，剔除未燒透的和含水量高的木炭，并且選擇粒徑大小為20～60mm的木炭，然后再進行煅燒烘干。

優選地：所述稀土為Ce或者Zr。

優選地：所述稀土含量為1～10％，更優選地是5～8％。

優選地：所述惰性氣體為氮氣或者氬氣。

優選地：所述石墨結晶器的純度為99.9％。澆注所用的石墨棒、石墨碗、石墨澆頭、石墨結晶器均采用純度達到99.9％的高純石墨。

優選地：所述鑄造速度為80～120mm/min，所述冷卻水壓0.08～0.15MPa。

本發明還公開了根據上述高密高導無氧銅材的制備方法制得的銅材。

本發明具有的有益效果：

能夠制備出氧含量在8ppm以下的銅材，并且導電率比常規無氧銅高出1％IACS，密度在8.93g/cm³及以上。可解決現有的一般純銅或銀銅排材導電導熱率較低，密度小，抗壓能力不足的技術問題。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明作進一步描述，但本發明的保護范圍不僅僅局限于實施例。

實施例1：

1)選用1#電解銅作為原料，對電解銅進行表面除銹、出銅綠、銅豆處理，并進行烘干處理，加入750kg有芯電爐中；

2)1#電解銅分批次加入，加熱熔煉，熔煉溫度為1200℃，熔煉過程中銅液表面采用煅燒過、挑選過的煙灰覆蓋，覆蓋厚度為180cm；

3)用氬氣將0.1％的含稀土自制精煉劑加入到熔體中進行除渣除氧處理；

4)保溫，爐體內通入氮氣保護，并蓋好爐蓋，靜置10分鐘后出爐澆鑄，澆鑄溫度1160℃；

5)保溫結束后進行鑄造，垂直鑄造，鑄錠直徑150mm，鑄造速度為110mm/min，冷卻水壓0.08MPa；

制備的高導高密無氧銅材密度為8.93g/cm³，氧含量為7ppm，水封擠壓后導電率為99.7％IACS；

實施例2：