[發明專利]高氣密低自由氧含量納米彌散銅合金及短流程制備工藝

有效

• 申請號: 201910088573.7
• 申請日: 2019-01-29
• 公開（公告）號: CN109897982B
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發明（設計）人: 李周;邱文婷;肖柱;龔深
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C22C1/05
• 分類號: C22C1/05;C22C1/10;C22C9/00;C22C32/00
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 顏勇

一種高氣密低自由氧含量納米彌散銅合金及短流程制備工藝，合金組分中包括Al₂O₃、Ca、La。其制備工藝是采用內氧化法制備Cu?Al₂O₃合金粉末，然后，與Cu?Ca?La合金粉末混合，將混合粉末在氬氣保護下包套，900?920℃熱擠壓后旋鍛，旋鍛后將包套內抽真空至≤10^?3Pa，將包套密封并置于450?550℃，壓強為40?60Mpa的氮氣氣氛中3?5小時。本發明利用Ca、La的二次固體還原，有效清除殘留的自由氧并起到彌散強化的效果，最終通過真空中溫蠕變變形獲得高致密化。本發明制備的彌散銅，自由氧含量低(≤15ppm)，氫氣退火后尺寸穩定性高，氣密性好，漏氣率≤1.0×10^?10Pa m³/s，適于工業化生產，可作為各種密封器件材料，如電真空殼體密封器件，新能源汽車高壓直流繼電器。

技術領域

本發明涉及一種高氣密低自由氧含量納米彌散銅合金及短流程制備工藝，具體是指一種高氣密低自由氧含量Cu-Al₂O₃-CaO-La₂O₃納米彌散銅合金及短流程制備工藝。屬于納米彌散銅合金制備技術領域。

背景技術

納米彌散強化銅合金是一種具有優良綜合物理性能和力學性能的新型結構功能材料，它兼具高強度高導電性能和良好的抗高溫軟化性能。

現有技術采用主要采用內氧化法制備Cu-Al₂O₃納米彌散強化銅合金，其具體制備工藝如下：將成分合適的Cu-Al合金熔煉后，氣體霧化噴粉，再與適量的氧化劑混合，在密閉容器中加熱進行內氧化，溶質元素Al被表面擴散滲入的氧優先氧化生成Al₂O₃，隨后將復合粉末在氫氣中還原，除去殘余的Cu₂O,然后將粉末包套、抽真空、擠壓或熱鍛成形。目前國內采用這種工藝制備的Cu-Al₂O₃彌散強化銅合金在900℃1h燒氫退火后的室溫抗拉強度為246-405Mpa，導電率為83.4-92.9IACS。然而，由于部分擴散滲入銅基體中的氧難以通過氫氣還原完全清除，同時由于Al₂O₃與Cu變形的不協調性，熱擠壓和后續冷加工過程中容易產生微孔，因此現有技術采用的內氧化法制備的Cu-Al₂O₃納米彌散銅合金目前仍存在殘余自由氧含量高，氣密性低的問題。

隨著航空航天、電子通訊等領域的飛速發展，對高導、耐熱、彌散無氧銅的“質”提出了更高的需求。要求其除了具有高的耐熱、高強、高導性能外，其殘余的自由氧的量要低，氣密性要高。100g銅中若含100ppm的氧時，在900℃氫氣退火時可產生14cm³的高壓水蒸氣而使銅破裂，出現裂紋，氣密降低。目前國內制備的Cu-Al₂O₃彌散強化銅合金的自由氧含量高達56.1ppm以上，的普通Cu-Al₂O₃彌散強化銅合金在900℃1h燒氫前后的直徑的膨脹量達到了0.01mm以上。彌散銅中殘留的自由氧含量高，則在高真空的條件下，自由氧緩緩釋放，毒害陰極，導致器件工作失效。

目前，針對高氣密低自由氧含量Cu-Al₂O₃納米彌散銅合金的內氧化法短流程制備技術尚未見公開報道。

發明內容

本發明的目的在于克服現有內氧化制備Cu-Al₂O₃納米彌散銅合金存在殘余自由氧含量高，氣密性低的問題，提供一種高氣密低自由氧含量納米彌散銅合金及短流程制備工藝。