本發(fā)明涉及注射成形技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種銅合金注射成形工藝。

背景技術(shù)：

高強高導(dǎo)銅合金是一類有優(yōu)良綜合物理性能和力學(xué)性能的結(jié)構(gòu)功能材料，廣泛應(yīng)用于電力、電子、機械等工業(yè)領(lǐng)域，可用作電氣工程開關(guān)觸橋、連鑄機結(jié)晶器內(nèi)襯、集成電路引線框架、大功率異步牽引電動機轉(zhuǎn)子、電氣化鐵路接觸導(dǎo)線（電車線）、高脈沖磁場導(dǎo)體材料等。

銅合金中高強度和高導(dǎo)熱是一對相矛盾的特性，目前主要通過合金化法和復(fù)合材料法來解決：復(fù)合材料法工藝較復(fù)雜，產(chǎn)品性能不穩(wěn)定，生產(chǎn)成本較高，且處于研究的初始階段；而合金化法具有技術(shù)較成熟，工藝較簡單，成本較低，適宜規(guī)模化生產(chǎn)等優(yōu)點，但是上述兩種方法均存在難以滿足高強度和高導(dǎo)熱性能的缺陷。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種銅合金注射成形工藝，可以采用粉末注射成形工藝制備結(jié)構(gòu)復(fù)雜的銅合金制品，并且同時滿足高強度、高導(dǎo)熱的要求，且整個工序簡單，縮短了生產(chǎn)周期，表面光潔度高，耐腐蝕性能好，同時具有優(yōu)異的抗磁性能。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一個技術(shù)方案是：提供一種銅合金注射成形工藝，包括如下制備步驟：

a、混料：將銅合金粉末與粘結(jié)劑均勻摻混在一起，制成注射用喂料；

b、注射成形：喂料在注射機中注射成形，喂料以適當(dāng)壓力注入注射機的料筒中并加熱成具有流變性的塑性物料，然后再通過一定注射壓力由注射機的噴嘴注入至模具型腔中，再熔融冷卻并保壓一段時間，最后成形出毛坯；

c、脫脂萃?。翰捎萌軇┟撝に嚸撝コ尚蚊髦兴械恼辰Y(jié)劑，將步驟（b）中的毛坯件放入三氯乙烯溶劑中浸泡一段時間后取出并稱重觀察，在脫脂率達到要求后取出烘干并等待燒結(jié)；

d、燒結(jié)：燒結(jié)工序在h2氣氛保護下進行，將步驟（c）中脫脂后的注射毛坯放置于高溫?zé)Y(jié)爐內(nèi)，并逐步升溫完成燒結(jié)。

在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述步驟（a）中銅合金粉末中化學(xué)成分的質(zhì)量百分比為：銅98.8~99.2%，鉻0.8~1.2%。

在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述步驟（b）中喂料注入料筒中的注射壓力為115~135mpa，注射速度為50~60g/s，料筒內(nèi)各溫度區(qū)間的溫度范圍為：料筒一段：155~180℃，料筒二段：145~180℃，料筒三段：135~170℃，料筒四段：120~160℃，料筒五段：115~160℃。

在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述步驟（b）中喂料由噴嘴注入模具型腔的注射壓力為85~110mpa，注射速度為50~60g/s，模具型腔內(nèi)的溫度范圍為30~50℃。

在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述步驟（b）整個注射成形周期為19~25s，熔融后物料冷卻時間為9~15s，保壓壓力的設(shè)定范圍為40~60mpa。

在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述步驟（c）中脫脂萃取時間為12~24h，溶劑萃取脫脂后脫脂毛坯的脫脂率為3.7~4.0%。

在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述步驟（c）中脫脂萃取時間為15h。

在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述步驟（d）中燒結(jié)爐內(nèi)燒結(jié)溫度范圍為100~1000℃，脫脂后的注射毛坯分別在400℃條件下保溫10分鐘、然后逐漸升溫至480℃并保溫20分鐘、再逐漸升溫至900℃并保溫240分鐘，最后完成燒結(jié)。

在本發(fā)明一個較佳實施例中，還包括后處理工序，其包括如下步驟：

a、熱處理：根據(jù)銅合金的相變及溶解曲線，進行固溶處理和時效處理：

其中固溶處理過程為：在氫氣或氮氣氣氛保護下進行，將燒結(jié)后的毛坯放置在加熱爐中，升溫至960~980℃，保溫1~2h，停止升溫，然后采用氫氣或氮氣吹冷實現(xiàn)冷卻；

時效處理過程為：在氫氣氣氛保護下進行，將燒結(jié)后的毛坯放置在加熱爐中，升溫至450~480℃，保溫4~6h，停止升溫，然后隨爐冷卻；

b、固溶、時效后產(chǎn)品檢測：

對固溶、時效后產(chǎn)品進行檢測，經(jīng)熱鑲嵌和拋光后，采用顯微維氏硬度計測量其表面顯微硬度，銅合金材料經(jīng)過熱處理后，硬度可以達到70hv0.3以上；

c、抗氧化處理：

磁拋：對對固溶、時效后產(chǎn)品進行磁拋；

第一次清洗：通過溢流水去除銅合金件表面的指紋和油污；

第二次清洗：采用酸洗方式去除銅合金表面的氧化膜；

抗氧化處理：在銅合金表面形成一層保護層，防止銅合金氧化；

第三次清洗：采用連續(xù)水流去除表面雜質(zhì)灰塵；

烘干：采用熱風(fēng)將銅合金表面的水分烘干；

檢驗：抗氧化處理后的銅合金樣品表面顏均勻，表面無水漬、無腐蝕，靜置后不變色，可經(jīng)受8h以上的煙霧測試；

包裝：將檢驗后合格的產(chǎn)品進行包裝入庫。

在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述銅合金制品的導(dǎo)熱系數(shù)大于260w/m.k，屈服強度大于180mpa，拉伸強度大于410mpa。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明銅合金注射成形工藝能夠制備結(jié)構(gòu)復(fù)雜的銅合金制品，并且同時滿足高強度、高導(dǎo)熱的要求，且整個工序簡單，縮短了生產(chǎn)周期，表面光潔度高，耐腐蝕性能好，同時具有優(yōu)異的抗磁性能。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖，其中：

圖1是本發(fā)明的銅合金注射成形工藝的流程圖；

圖2是本發(fā)明的銅合金的燒結(jié)坯500x的金相圖；

圖3是本發(fā)明的銅合金熱處理后100x的金相圖；

圖4是本發(fā)明的銅合金熱處理后500x的金相圖。

具體實施方式

下面將對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

請參閱圖1至圖4，本發(fā)明實施例包括：

實施例一

一種銅合金注射成形工藝，包括如下制備步驟：

a、混料：將銅合金粉末與粘結(jié)劑均勻摻混在一起，制成注射用喂料，其中銅合金粉末中化學(xué)成分的質(zhì)量百分比為：銅98.8%，鉻1.2%。

b、注射成形：喂料在注射機中注射成形，喂料以適當(dāng)壓力注入注射機的料筒中并加熱成具有流變性的塑性物料，喂料注入料筒中的注射壓力為120mpa，注射速度為50g/s，料筒內(nèi)各溫度區(qū)間的溫度范圍為：

料筒一段：160℃，料筒二段：150℃，料筒三段：140℃，料筒四段：130℃，料筒五段：120℃；

然后再通過一定注射壓力由注射機的噴嘴注入至模具型腔中，喂料由噴嘴注入模具型腔的注射壓力為90mpa，注射速度為50g/s，模具型腔內(nèi)的溫度范圍為50℃；

最后再熔融冷卻并保壓一段時間，最后成形出毛坯，其中熔融后物料冷卻時間為12s，保壓壓力的設(shè)定范圍為40mpa，整個注射成形周期為20s。

c、脫脂萃?。荷鲜鑫沽喜捎玫氖窍灮辰Y(jié)劑體系，可以采用溶劑脫脂工藝進行脫脂，去除成形毛坯中所含有的粘結(jié)劑，

具體步驟為：根據(jù)注射成形毛坯的不同厚度，將其放入三氯乙烯溶劑中浸泡24h后取出并稱重觀察，在脫脂率達到3.73%后取出烘干并等待燒結(jié)。

d、燒結(jié)：燒結(jié)工序在h2氣氛保護下進行，將步驟（c）中脫脂后的注射毛坯放置于高溫?zé)Y(jié)爐內(nèi)，并逐步升溫完成燒結(jié)，燒結(jié)爐內(nèi)燒結(jié)溫度范圍為100~1000℃，

具體步驟為：將脫脂后的注射毛坯分別在400℃條件下保溫10分鐘、然后逐漸升溫至480℃并保溫20分鐘、再逐漸升溫至900℃并保溫240分鐘，最后完成燒結(jié)。

e、后處理工序：

e1、熱處理：根據(jù)銅合金的相變及溶解曲線，進行固溶處理和時效處理：

其中固溶處理過程為：

在氫氣或氮氣氣氛保護下進行，將燒結(jié)后的毛坯放置在加熱爐中，升溫至960℃，保溫1.5h，停止升溫，然后采用氫氣或氮氣吹冷實現(xiàn)冷卻；

時效處理過程為：

在氫氣氣氛保護下進行，將燒結(jié)后的毛坯放置在加熱爐中，升溫至450℃，保溫5.0h，停止升溫，然后隨爐冷卻。

在固溶和時效后，銅基體相中析出鉻相、基體銅及銅鉻合金相，固溶后得到過飽和固溶體，鉻相在時效過程中充分析出，形成彌散分布的第二相。

e2、固溶、時效后產(chǎn)品檢測：

對固溶、時效后產(chǎn)品進行檢測，經(jīng)熱鑲嵌和拋光后，采用顯微維氏硬度計測量其表面顯微硬度，銅合金材料經(jīng)過熱處理后，硬度可以達到70hv0.3以上。

e3、抗氧化處理：

磁拋：對固溶、時效后產(chǎn)品進行磁拋；

第一次清洗：通過溢流水去除銅合金件表面的指紋和油污；

第二次清洗：采用酸洗方式去除銅合金表面的氧化膜；

抗氧化處理：在銅合金表面形成一層保護層，防止銅合金氧化；

第三次清洗：采用連續(xù)水流去除表面雜質(zhì)灰塵；

烘干：采用熱風(fēng)將銅合金表面的水分烘干；

檢驗：抗氧化處理后的銅合金樣品表面顏均勻，表面無水漬、無腐蝕，靜置后不變色，可經(jīng)受8h以上的煙霧測試；

包裝：將檢驗后合格的產(chǎn)品進行包裝入庫。

實施例二

一種銅合金注射成形工藝，包括如下制備步驟：

a、混料：將銅合金粉末與粘結(jié)劑均勻摻混在一起，制成注射用喂料。

其中銅合金粉末中化學(xué)成分的質(zhì)量百分比為：銅99.0%，鉻1.0%。

b、注射成形：喂料在注射機中注射成形，喂料以適當(dāng)壓力注入注射機的料筒中并加熱成具有流變性的塑性物料，喂料注入料筒中的注射壓力為115mpa，注射速度為60g/s，料筒內(nèi)各溫度區(qū)間的溫度范圍為：料筒一段：170℃，料筒二段：160℃，料筒三段：150℃，料筒四段：140℃，料筒五段：130℃；

然后再通過一定注射壓力由注射機的噴嘴注入至模具型腔中，喂料由噴嘴注入模具型腔的注射壓力為105mpa，注射速度為55g/s，模具型腔內(nèi)的溫度范圍為50℃；

最后再熔融冷卻并保壓一段時間，最后成形出毛坯，其中熔融后物料冷卻時間為9s，保壓壓力的設(shè)定范圍為50mpa，整個注射成形周期為22s。

c、脫脂萃?。荷鲜鑫沽喜捎玫氖窍灮辰Y(jié)劑體系，可以采用溶劑脫脂工藝進行脫脂，去除成形毛坯中所含有的粘結(jié)劑，

具體步驟為：根據(jù)注射成形毛坯的不同厚度，將其放入三氯乙烯溶劑中浸泡24h后取出并稱重觀察，在脫脂率達到3.74%后取出烘干并等待燒結(jié)。

d、燒結(jié)：燒結(jié)工序在h2氣氛保護下進行，將步驟（c）中脫脂后的注射毛坯放置于高溫?zé)Y(jié)爐內(nèi)，并逐步升溫完成燒結(jié)，燒結(jié)爐內(nèi)燒結(jié)溫度范圍為100~1000℃，

具體步驟為：將脫脂后的注射毛坯分別在400℃條件下保溫10分鐘、然后逐漸升溫至480℃并保溫20分鐘、再逐漸升溫至900℃并保溫240分鐘，最后完成燒結(jié)。

e、后處理工序：

e1、熱處理：根據(jù)銅合金的相變及溶解曲線，進行固溶處理和時效處理：

其中固溶處理過程為：

在氫氣或氮氣氣氛保護下進行，將燒結(jié)后的毛坯放置在加熱爐中，升溫至980℃，保溫1h，停止升溫，然后采用氫氣或氮氣吹冷實現(xiàn)冷卻；

時效處理過程為：

在氫氣氣氛保護下進行，將燒結(jié)后的毛坯放置在加熱爐中，升溫至480℃，保溫4h，停止升溫，然后隨爐冷卻。

在固溶和時效后，銅基體相中析出鉻相、基體銅及銅鉻合金相，固溶后得到過飽和固溶體，鉻相在時效過程中充分析出，形成彌散分布的第二相。

e2、固溶、時效后產(chǎn)品檢測：

對固溶、時效后產(chǎn)品進行檢測，經(jīng)熱鑲嵌和拋光后，采用顯微維氏硬度計測量其表面顯微硬度，銅合金材料經(jīng)過熱處理后，硬度可以達到70hv0.3以上。

e3、抗氧化處理：

磁拋：對對固溶、時效后產(chǎn)品進行磁拋；

第一次清洗：通過溢流水去除銅合金件表面的指紋和油污；

第二次清洗：采用酸洗方式去除銅合金表面的氧化膜；

抗氧化處理：在銅合金表面形成一層保護層，防止銅合金氧化；

第三次清洗：采用連續(xù)水流去除表面雜質(zhì)灰塵；

烘干：采用熱風(fēng)將銅合金表面的水分烘干；

檢驗：抗氧化處理后的銅合金樣品表面顏均勻，表面無水漬、無腐蝕，靜置后不變色，可經(jīng)受8h以上的煙霧測試；

包裝：將檢驗后合格的產(chǎn)品進行包裝入庫。

實施例三

一種銅合金注射成形工藝，包括如下制備步驟：

a、混料：將銅合金粉末與粘結(jié)劑均勻摻混在一起，制成注射用喂料。

其中銅合金粉末中化學(xué)成分的質(zhì)量百分比為：銅99.2%，鉻0.8%。

b、注射成形：喂料在注射機中注射成形，喂料以適當(dāng)壓力注入注射機的料筒中并加熱成具有流變性的塑性物料，喂料注入料筒中的注射壓力為135mpa，注射速度為55g/s，料筒內(nèi)各溫度區(qū)間的溫度范圍為：

料筒一段：180℃，料筒二段：170℃，料筒三段：160℃，料筒四段：150℃，料筒五段：140℃；

然后再通過一定注射壓力由注射機的噴嘴注入至模具型腔中，喂料由噴嘴注入模具型腔的注射壓力為110mpa，注射速度為60g/s，模具型腔內(nèi)的溫度范圍為45℃；

最后再熔融冷卻并保壓一段時間，最后成形出毛坯，其中熔融后物料冷卻時間為15s，保壓壓力的設(shè)定范圍為60mpa，整個注射成形周期為25s。

c、脫脂萃?。荷鲜鑫沽喜捎玫氖窍灮辰Y(jié)劑體系，可以采用溶劑脫脂工藝進行脫脂，去除成形毛坯中所含有的粘結(jié)劑，

具體步驟為：根據(jù)注射成形毛坯的不同厚度，將其放入三氯乙烯溶劑中浸泡15h后取出并稱重觀察，在脫脂率達到3.73%后取出烘干并等待燒結(jié)。

d、燒結(jié)：燒結(jié)工序在h2氣氛保護下進行，將步驟（c）中脫脂后的注射毛坯放置于高溫?zé)Y(jié)爐內(nèi)，并逐步升溫完成燒結(jié)，燒結(jié)爐內(nèi)燒結(jié)溫度范圍為100~1000℃，

具體步驟為：將脫脂后的注射毛坯分別在400℃條件下保溫10分鐘、然后逐漸升溫至480℃并保溫20分鐘、再逐漸升溫至900℃并保溫240分鐘，最后完成燒結(jié)。

e、后處理工序：

e1、熱處理：根據(jù)銅合金的相變及溶解曲線，進行固溶處理和時效處理：

其中固溶處理過程為：

在氫氣或氮氣氣氛保護下進行，將燒結(jié)后的毛坯放置在加熱爐中，升溫至960℃，保溫2h，停止升溫，然后采用氫氣或氮氣吹冷實現(xiàn)冷卻；

時效處理過程為：

在氫氣氣氛保護下進行，將燒結(jié)后的毛坯放置在加熱爐中，升溫至450℃，保溫6h，停止升溫，然后隨爐冷卻。

在固溶和時效后，銅基體相中析出鉻相、基體銅及銅鉻合金相，固溶后得到過飽和固溶體，鉻相在時效過程中充分析出，形成彌散分布的第二相。

e2、固溶、時效后產(chǎn)品檢測：

對固溶、時效后產(chǎn)品進行檢測，經(jīng)熱鑲嵌和拋光后，采用顯微維氏硬度計測量其表面顯微硬度，銅合金材料經(jīng)過熱處理后，硬度可以達到70hv0.3以上。

e3、抗氧化處理：

磁拋：對對固溶、時效后產(chǎn)品進行磁拋；

第一次清洗：通過溢流水去除銅合金件表面的指紋和油污；

第二次清洗：采用酸洗方式去除銅合金表面的氧化膜；

抗氧化處理：在銅合金表面形成一層保護層，防止銅合金氧化；

第三次清洗：采用連續(xù)水流去除表面雜質(zhì)灰塵；

烘干：采用熱風(fēng)將銅合金表面的水分烘干；

檢驗：抗氧化處理后的銅合金樣品表面顏均勻，表面無水漬、無腐蝕，靜置后不變色，可經(jīng)受8h以上的煙霧測試；

包裝：將檢驗后合格的產(chǎn)品進行包裝入庫。

上述三個實施例中，經(jīng)過喂料、注射成形和溶劑萃取處理后的樣品外觀良好，無裂紋、鼓泡、起皮、明顯變形等現(xiàn)象，同時在產(chǎn)品熔接痕處不會產(chǎn)生微裂紋，且在燒結(jié)之后也不會產(chǎn)生斷裂，保證了銅合金制品結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

燒結(jié)后樣品經(jīng)鑲嵌、預(yù)磨、拋光和金相腐蝕后，在500倍光學(xué)顯微鏡下觀察金相組織，組織圖片如圖2所示：

燒結(jié)狀態(tài)組織主要為銅基體相、顆粒形態(tài)鉻相和少量彌散分布的鉻相，圖中尖頭所示區(qū)域可見明顯的鉻相，以顆粒形態(tài)存在；

本發(fā)明所采用銅合金中鉻含量（0.8%-1.2%）大大超過燒結(jié)溫度900℃下的最大固溶度，因此合金中大部分鉻以顆粒狀相形式分布于基體中。

再經(jīng)過固溶和時效后，銅基體相中析出的鉻相、基體銅及銅鉻合金相，如圖3和圖4所示，這是由于固溶后得到過飽和固溶體，鉻相在時效過程中充分析出，形成彌散分布的第二相。

實施例1~3中材料性能及測試結(jié)果如下：

一、導(dǎo)熱性能

由上表可以看出，粉末注射成形制備的銅合金制品導(dǎo)熱系數(shù)平均值為334w/m.k，大于260w/m.k，滿足設(shè)計要求。

二、導(dǎo)電性能

采用導(dǎo)熱系數(shù)測試儀和數(shù)字渦流導(dǎo)電儀測量產(chǎn)品的導(dǎo)熱系數(shù)導(dǎo)電率和電導(dǎo)率，結(jié)果如下表所示：

由上表可以看出，銅合金制品的導(dǎo)電率在75-85%iacs之間。

三、力學(xué)性能

根據(jù)gb/t228-2010標(biāo)準(zhǔn)，在拉伸試驗機上測試固溶、時效處理后產(chǎn)品的拉伸強度和屈服強度，測試結(jié)果如下表所示：

由上表可知，屈服強度大于180mpa，達到預(yù)期的材料設(shè)計要求，拉伸強度達到410mpa以上。

四、耐腐蝕性

將實施例一、實施例二和實施例三的樣品放置在5%的氯化鈉水霧中，且測試溫度調(diào)節(jié)至25℃，測試結(jié)果如下：

由上表可知，經(jīng)過抗氧化處理后，該銅合金可以穩(wěn)定耐12小時的煙霧測試。

五、磁性能

由上表可知，該銅合金材料沒有磁性。

本發(fā)明銅合金注射成形工藝的有益效果是：

可以采用粉末注射成形工藝制備結(jié)構(gòu)復(fù)雜的銅合金制品，且整個工序簡單，縮短了生產(chǎn)周期，成形后的銅合金制品的導(dǎo)熱系數(shù)大于260w/m.k，屈服強度大于150mpa，可同時滿足高強度、高導(dǎo)熱的要求，表面光潔度高，耐腐蝕性能好，同時具有優(yōu)異的抗磁性能。

以上所述僅為本發(fā)明的實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運用在其它相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。