[發明專利]一種氧化鋁彌散強化銅合金棒材的制備方法

有效

• 申請號: 201611004207.1
• 申請日: 2016-11-11
• 公開（公告）號: CN106756135B
• 公開（公告）日: 2019-04-09
• 發明（設計）人: 李強;楊芳;武建博;王文斌
• 申請（專利權）人: 陜西斯瑞新材料股份有限公司
• 主分類號: C22C1/02
• 分類號: C22C1/02;C22C1/10;C22C9/00;C22C32/00
• 代理公司: 北京棧橋知識產權代理事務所(普通合伙) 11670
• 代理人: 劉亞娟

本發明公開了一種氧化鋁彌散強化銅合金棒材的制備方法，該制備方法包含以下步驟：(1)合金熔煉，制備銅?鋁合金錠；(2)制備合金線材；(3)合金線材梯度內氧化，得到銅?氧化鋁合金線材；(4)合金致密化，采用二步燒結法和熱擠壓制成棒材或板材粗料；(5)合金加工，將所述的棒材或板材粗料進一步進行拉拔或旋鍛加工成型，按規格制備成所需合金棒材成品。采用本發明的制備的氧化鋁彌散強化銅基合金棒材材料，工藝流程簡單，生產周期短、效率高、生產成本低，制得的氧化鋁彌散強化銅基合金棒材材料具有高致密度、高強度、高導電性和高軟化溫度的特性。

技術領域

本發明涉及金屬基復合材料技術領域，具體涉及一種氧化鋁彌散強化銅合金棒材的制備方法。

背景技術

彌散強化銅一種具有優異高溫強度同時又具備良好導電導熱性的高性能功能材料。作為重要的功能材料，彌散強化銅被廣泛應用于微波器件、焊接電極、集成電路引線框架、轉換開關、合金棒材材料等方面。通過添加少量的第二相顆粒，彌散強化銅在保持銅合金良好導電導熱同時又提高了其機械強度。彌散強化的實質是利用均勻彌散的超細微粒阻礙位錯運動從而提高材料在高溫條件下的力學性能，其均勻彌散第二強化相的強化作用既提高了材料的高溫強度和硬度，又不會明顯降低合金的導電性能，從而使該材料具有良好的綜合性能。常見的氧化物彌散相有Al₂O₃、Cr₂O₃、Zr₂O₃、SiO₂、TiO₂、MgO、CaO等，其中又以Al₂O₃最為常用。彌散強化銅合金的制備方法主要有：粉末冶金法、機械合金化法、復合電沉積法、混合鑄造法、共沉淀法、溶膠-凝膠法、反應噴射沉積法、內氧化法等，其中內氧化法是目前規模化生產彌散強化銅合金的較佳方法。傳統內氧化法制備Al₂O₃彌散強化銅合金材料的工藝流程主要有：Cu-Al熔煉→水霧化或氮氣霧化制粉→與氧化劑混合→在密閉容器中高溫(800-100℃)內氧化→氫氣中還原多余的氧→包套→抽真空、封口→壓制(熱等靜壓或熱靜壓等)→熱擠壓成型。這種傳統的內氧化工藝生產出的材料高溫及室溫下的力學性能和電學性能都十分優越，但工藝復雜、生產周期長，同時產品質量不穩定。這些問題極大地阻礙了內氧化生產技術的推廣應用。為了解決這一問題，本發明著重在制備工藝上進行了改良，簡化了工藝流程，增加了可控性。

發明內容

本發明解決的技術問題是，提供一種氧化鋁彌散銅基合金棒材材料及制備方法，通過合理的元素配比及優化制備工藝參數，制備出一種高導電、高耐熱、高強度的彌散強化銅合金。

本發明的技術方案為：一種氧化鋁彌散強化銅基合金棒材材料，是在銅基材料中加入0.3-1.5wt％的鋁，其制備方法包含以下步驟：

(1)合金熔煉：按重量百分比取98.5-99.7％的銅、0.3-1.5％的鋁，在中頻爐中熔煉成銅-鋁合金錠；

(2)制備合金線材：將所述的銅-鋁合金錠經行車削加工去除雜質，在含有5-8％水基金屬表面清潔劑的水溶液中浸泡15-30min，溫度控制在40-60℃，清水沖洗干凈后進行真空干燥，然后將去除表面雜質及油污后的銅-鋁合金錠拉拔成銅-鋁合金線材，將所述的銅-鋁合金線材在切斷機上切斷成2-3cm的線段；

(3)合金線材梯度內氧化：將切斷好的銅-鋁合金線材密封包埋在裝有Cu2O：Al2O3：Cu＝6:2:2的混合粉末的內氧化裝置內，所述混合粉末的質量為所述銅-鋁合金線材的6-8倍，依次在內氧化爐內經常壓內氧化、中壓內氧化和高壓內氧化三個階段的梯度內氧化處理，得到銅-氧化鋁合金線材；

(4)合金致密化：將所述銅-氧化鋁合金線材冷卻至室溫并清洗干燥后，采用二步燒結法進行燒結，燒結溫度為600-980℃，時間2-4h，得到燒結坯，將所述的燒結坯進行熱擠壓制成棒材或板材粗料；