[發(fā)明專利]一種高耐熱無氧銅的制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011111427.0
• 申請(qǐng)日: 2020-10-16
• 公開（公告）號(hào): CN112375927A
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李周;邱文婷;馬牧之;肖柱;龔深;姜雁斌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號(hào): C22C1/03
• 分類號(hào): C22C1/03;C22C1/06;C22C9/00;C22F1/08
• 代理公司: 廣州嘉權(quán)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44205
• 代理人: 趙琴娜

本發(fā)明提供了一種高耐熱無氧銅的制備方法，具體包括以下步驟：S1在保護(hù)氣氛下，熔煉覆蓋有木炭的電解銅，得到電解銅熔體；S2向所述的電解銅熔體中添加Cu?Ca中間合金和Cu?Ce中間合金后，繼續(xù)熔煉，得到無氧銅熔體；S3靜置后，從所述的無氧銅熔體底部連續(xù)吹入除雜氣體，同時(shí)鑄造所述的無氧銅熔體，得到鑄錠；S4在保護(hù)氣氛下，對(duì)所述的鑄錠進(jìn)行均勻化處理，得到均勻鑄錠；S5在保護(hù)氣氛下，對(duì)所述的均勻鑄錠進(jìn)行循環(huán)形變熱處理，即得所述的高耐熱無氧銅。本發(fā)明制備的高耐熱無氧銅，在900℃的持續(xù)高溫影響中，晶粒尺寸無明顯長(zhǎng)大，具有顯著的耐熱性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及銅合金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高耐熱無氧銅的制備方法。

背景技術(shù)

無氧銅是氧含量和雜質(zhì)含量都非常低的純銅，常規(guī)無氧銅可耐受500℃的持續(xù)高溫影響，保持晶粒基本不變。和普通銅相比，無氧銅具有高耐熱性、高導(dǎo)電性、高導(dǎo)熱性等優(yōu)點(diǎn)，主要應(yīng)用于電子電工行業(yè)。

隨著電子通信、導(dǎo)航控制、電真空、微驅(qū)動(dòng)和電力電子傳輸行業(yè)的發(fā)展，工業(yè)上對(duì)無氧銅的質(zhì)量提出了更高的要求，尤其是對(duì)無氧銅的耐熱性能提出了更高的要求。例如在絕緣柵雙極型晶體管(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)領(lǐng)域，傳統(tǒng)無氧銅條已無法應(yīng)對(duì)服役過程中迅速增加的熱能和電能負(fù)荷，極易產(chǎn)生粗大的再結(jié)晶晶粒；在電真空微波管領(lǐng)域，傳統(tǒng)無氧銅殼體經(jīng)高溫釬焊后晶粒顯著長(zhǎng)大，強(qiáng)度降低，使用過程中易變形，導(dǎo)致電真空微波管工作失效；傳統(tǒng)無氧銅材質(zhì)的電真空微波管收集極，被雜散電子束流的轟擊后，無氧銅的晶粒顯著長(zhǎng)大，致使收集極變形、開裂、微波管失效。

在此背景下，研發(fā)持續(xù)高溫影響下晶粒不明顯長(zhǎng)大的，高耐熱無氧銅將具有極大價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明提供了一種高耐熱無氧銅的制備方法。

一種高耐熱無氧銅的制備方法，包括以下步驟：

S1：熔煉覆蓋有木炭的電解銅，得到電解銅熔體；

S2：向所述的電解銅熔體中添加Cu-Ca中間合金和Cu-Ce中間合金后，繼續(xù)熔煉，得到無氧銅熔體；

S3：靜置后，鑄造所述的無氧銅熔體，得到鑄錠，其中鑄造過程中，從所述的無氧銅熔體底部持續(xù)吹入除雜氣體；

S4：對(duì)所述的鑄錠進(jìn)行均勻化處理，得到均勻鑄錠；

S5：對(duì)所述的均勻鑄錠進(jìn)行循環(huán)形變熱處理，即得所述的高耐熱無氧銅。

根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式，所述的熔煉，溫度為1180℃～1250℃。

根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式，所述的熔煉，在真空感應(yīng)爐中進(jìn)行。

根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式，所述的熔煉，容器為高純度石墨坩堝。

根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式，步驟S2中，以5～25ppm的Ca元素添加量，和5～25ppm的Ce元素添加量，添加所述的Cu-Ca中間合金和Cu-Ce中間合金。

根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選的實(shí)施方式，步驟S2中，所述的Cu-Ca中間合金和Cu-Ce中間合金，以高純無氧銅為原料制得。

根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式，步驟S2中，添加所述的Cu-Ca中間合金和Cu-Ce中間合金，一方面的作用是，去除熔體中的S、Pb、Bi等雜質(zhì)。

Cu-Ca中間合金和Cu-Ce中間合金，去除熔體中S、Pb、Bi等雜質(zhì)的機(jī)理是：Ca、Ce和S、Pb、Bi會(huì)形成CaS/2525℃，CeS/2050℃，Ce4Bi₃/1740℃，Ce₂Pb/1380℃等高熔點(diǎn)、低密度的化合物；通過除去上述化合物，達(dá)到凈化熔體，提高電導(dǎo)率的目的。