本發(fā)明涉及合金熔煉領(lǐng)域，尤其涉及一種銅磷合金制備方法。

背景技術(shù)：

1、當(dāng)前國(guó)內(nèi)外企業(yè)大多采用真空感應(yīng)熔煉工藝生產(chǎn)銅磷合金鑄錠。由于磷的密度比銅的密度要小，通過(guò)添加銅磷中間合金改善磷的均勻性，但是，單純添加銅磷中間合金并不能完全滿足使用要求，而且在澆鑄過(guò)程中，銅磷合金容易產(chǎn)生縮孔。在目前的方法中，有些采用傾斜熔煉爐的方式提高均勻性，有些采用增加冒口的方式減少縮孔。但是，在實(shí)際操作中，傾斜熔煉爐的傾斜角度可能由于裝爐量大和模具位置限制而較難實(shí)現(xiàn)，影響均勻化效果。一般采用冒口來(lái)提升鑄錠利用率，但是冒口制造工藝復(fù)雜，并且清理困難。

2、cn202010955038公開(kāi)了一種利用銅磷中間合金制備銅磷合金的熔煉方法，包括：將銅原料在真空條件下熔化并進(jìn)行第一靜置，之后通入保護(hù)氣體，然后加入銅磷中間合金，傾斜熔化裝置，之后進(jìn)行第二靜置并澆鑄。該方法通過(guò)對(duì)銅磷中間合金加入的時(shí)機(jī)及條件的特定選擇，同時(shí)在后續(xù)采用傾斜的方式，利用二者間的協(xié)同耦合作用解決了銅磷合金制備過(guò)程中磷的偏析問(wèn)題，同時(shí)也改善了磷在銅磷鑄錠中的均勻性，控制總的磷含量，提升銅磷陽(yáng)極的品質(zhì)，滿足芯片生產(chǎn)要求。但是，傾斜熔化裝置可能會(huì)出現(xiàn)由于裝爐量過(guò)大，或者位置受限而達(dá)不到相應(yīng)的傾斜角度，影響效果。

3、cn201010581922公開(kāi)了一種集成電路用磷銅陽(yáng)極的制備方法，采用高純度石墨作為坩堝和模具材料，在高真空中頻感應(yīng)熔煉爐中熔化純度為99.99％及以上的高純銅鑄錠，在1150～1300℃中加入含磷6～16wt％的磷銅中間合金，加入磷銅中間合金與高純銅鑄錠的重量比為1∶50～600，在1150～1300℃下保溫20～30min，再靜置20分鐘后，澆入石墨模具，得到磷銅合金鑄錠；得到的磷銅合金鑄錠切除鑄錠冒口后，經(jīng)過(guò)多向鍛造和軋制，以及在300～600℃保溫0.5～12小時(shí)再結(jié)晶處理后，經(jīng)過(guò)表面處理，機(jī)械加工出集成電路用磷銅陽(yáng)極。該方法制備的磷銅陽(yáng)極具有雜質(zhì)含量低，氧含量低，磷含量分布均勻，晶粒細(xì)小、均勻等特點(diǎn)。但是，該方法通過(guò)設(shè)置冒口和后續(xù)的熱處理來(lái)提高均勻性，增加冒口和后續(xù)的熱處理，增加加工工序，增加了成本。

4、因此，本發(fā)明需要解決的技術(shù)問(wèn)題是：如何低成本地提高銅磷合金的均勻性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的主要目的是提供一種銅磷合金制備方法，通過(guò)改變真空感應(yīng)爐的感應(yīng)頻率，使真空感應(yīng)爐在第一感應(yīng)頻率和第二感應(yīng)頻率中轉(zhuǎn)換調(diào)節(jié)，改變電磁給予真空感應(yīng)爐內(nèi)銅磷合金熔液的攪拌力，從而對(duì)銅磷合金熔液產(chǎn)生震蕩效果，使銅磷合金的組分分布更加均勻。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本技術(shù)所采用的技術(shù)方案：

3、一種銅磷合金制備方法，通過(guò)真空感應(yīng)爐第一感應(yīng)頻率和第二感應(yīng)頻率的轉(zhuǎn)換調(diào)節(jié)，使真空感應(yīng)爐內(nèi)的銅磷熔液在第一感應(yīng)頻率和第二感應(yīng)頻率之間的變頻過(guò)程中產(chǎn)生震蕩，然后澆鑄得到銅磷合金；第一感應(yīng)頻率與第二感應(yīng)頻率的頻率差至少為1500hz且第一感應(yīng)頻率和第二感應(yīng)頻率各自的維持時(shí)間為1～10s。

4、由于感應(yīng)頻率會(huì)對(duì)銅磷溶液產(chǎn)生攪拌力，而且，攪拌力與感應(yīng)頻率的平方成反比，通過(guò)改變真空感應(yīng)爐的感應(yīng)頻率，使真空感應(yīng)爐的感應(yīng)頻率在300～700hz維持一段時(shí)間，再使真空感應(yīng)爐的感應(yīng)頻率在1800～2500hz維持一段時(shí)間，使真空感應(yīng)爐對(duì)銅磷熔液的攪拌力產(chǎn)生迅速變大或迅速變小的效果，使銅磷熔液產(chǎn)生變化的渦流，從而對(duì)銅磷合金熔液產(chǎn)生震蕩效果，進(jìn)而使銅磷熔液中的銅元素和磷元素混合更加均勻。

5、在本發(fā)明的方案中，第一感應(yīng)頻率維持的時(shí)間可選為1s、2s、3s、4s、5s、6s、7s、8s、9s、10s，第二感應(yīng)頻率的維持時(shí)間可選為1s、2s、3s、4s、5s、6s、7s、8s、9s、10s。

6、優(yōu)選地，所述第一感應(yīng)頻率與第二感應(yīng)頻率的頻率差為1500～2200hz。

7、在本發(fā)明的方案中，第一感應(yīng)頻率與第二感應(yīng)頻率的頻率差優(yōu)選為1500hz、1600hz、1700hz、1800hz、1900hz、2000hz、2100hz、2200hz。

8、優(yōu)選地，所述第一感應(yīng)頻率為300～700hz；所述第二感應(yīng)頻率為1800～2500hz。

9、在本發(fā)明的方案中，所述第一感應(yīng)頻率可選為300hz、350hz、400hz、450hz、500hz、550hz、600hz、650hz、700hz；所述第二感應(yīng)頻率可選為1800hz、1900hz、2000hz、2100hz、2200hz、2300hz、2400hz、2500hz。

10、更為優(yōu)選地，第一感應(yīng)頻率和第二感應(yīng)頻率可以互換，即，第一感應(yīng)頻率為1800～2500hz，第二感應(yīng)頻率為300～700hz。

11、優(yōu)選地，所述第一感應(yīng)頻率和第二感應(yīng)頻率之間的轉(zhuǎn)換次數(shù)為3～10次。

12、在本發(fā)明的方案中，第一感應(yīng)頻率和第二感應(yīng)頻率之間的轉(zhuǎn)換次數(shù)可選為3次、4次、5次、6次、7次、8次、9次、10次。

13、優(yōu)選地，所述銅磷熔液通過(guò)以下步驟制備得到：

14、步驟a：將銅放入真空感應(yīng)爐中加熱，得到銅熔液；

15、步驟b：向真空感應(yīng)爐中通入保護(hù)氣體直至真空感應(yīng)爐的爐內(nèi)氣壓為20～50kpa，加入銅磷中間合金、保溫并靜置，得到銅磷熔液；所述銅磷中間合金的磷的含量為5～15wt％，余量為銅；所述銅磷熔液中磷的含量為0.04～0.065wt％，余量為銅。

16、在本發(fā)明的方案中，向真空感應(yīng)爐中通入保護(hù)氣體直至真空感應(yīng)爐的爐內(nèi)氣壓可選為20kpa、25kpa、30kpa、35kpa、40kpa、45kpa、50kpa。

17、銅磷中間合金的磷含量可選為5wt％、6wt％、7wt％、8wt％、9wt％、10wt％、11wt％、12wt％、13wt％、14wt％、15wt％。

18、銅磷熔液中磷的含量可選為0.04wt％、0.05wt％、0.065wt％。

19、優(yōu)選地，所述步驟a的加熱溫度為1100～1300℃，加熱時(shí)間為15～45min，真空度為0.01～1pa。

20、在本發(fā)明的方案中，加熱溫度可選為1100℃、1150℃、1200℃、1250℃、1300℃。

21、加熱時(shí)間可選為15min、20min、25min、30min、35min、45min。

22、真空度可選為0.01pa、0.1pa、0.2pa、0.3pa、0.4pa、0.5pa、0.6pa、0.7pa、0.8pa、0.9pa、1pa。

23、優(yōu)選地，所述步驟b的保溫溫度為1100～1300℃；靜置時(shí)間為10～50min。

24、在本發(fā)明的方案中，保溫溫度可選為1100℃、1150℃、1200℃、1250℃、1300℃；

25、靜置時(shí)間可選為10min、15min、20min、25min、30min、35min、40min、45min、50min。

26、優(yōu)選地，包括如下步驟：

27、步驟1：將真空感應(yīng)爐的感應(yīng)頻率調(diào)至第一感應(yīng)頻率對(duì)真空感應(yīng)爐內(nèi)的銅磷熔液進(jìn)行處理，維持第一感應(yīng)頻率的時(shí)間為1～10s，再將真空感應(yīng)爐的感應(yīng)頻率調(diào)至第二感應(yīng)頻率，維持第二感應(yīng)頻率的時(shí)間為1～10s；重復(fù)以上操作至少3次，得到銅磷合金熔液；

28、所述銅磷熔液中磷的含量為0.04～0.065wt％，余量為銅；

29、步驟：澆鑄得到銅磷合金。

30、優(yōu)選地，所述步驟2具體為：對(duì)銅磷合金熔液進(jìn)行澆鑄，并對(duì)銅磷合金溶液的底部進(jìn)行冷卻，冷卻溫度為10～50℃，冷卻時(shí)間為1～8min；在11h內(nèi)把銅磷合金熔液降至100℃以下，得到銅磷合金。

31、優(yōu)選地，所述步驟2具體為：把70～95wt％的銅磷合金熔液進(jìn)行一次澆鑄得到一次澆鑄液，對(duì)一次澆鑄液底部進(jìn)行冷卻，冷卻溫度為10～50℃，冷卻時(shí)間為1～8min；再把剩余的銅磷合金熔液澆鑄在一次澆鑄液上，在11h內(nèi)把銅磷合金熔液降至100℃以下，得到銅磷合金。此參數(shù)對(duì)本制備方法的影響不大，在此參數(shù)內(nèi)均可實(shí)現(xiàn)本制備方法。

32、在本發(fā)明的方案中，可選把70wt％、75wt％、80wt％、85wt％、90wt％、95wt％的銅磷合金熔液進(jìn)行一次澆鑄得到一次澆鑄液。

33、冷卻溫度可選為10℃、20℃、30℃、40℃、50℃。

34、冷卻時(shí)間可選為1min、2min、3min、4min、5min、6min、7min、8min。

35、可選在1h、2h、3h、4h、5h、6h、7h、8h、9h、10h、11h內(nèi)把銅磷合金熔液降到100℃以下。

36、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本方案具有以下有益效果：

37、本發(fā)明的銅磷合金制備方法，改變真空感應(yīng)爐的感應(yīng)頻率，使真空感應(yīng)爐的感應(yīng)頻率在第一感應(yīng)頻率維持一段時(shí)間，再使真空感應(yīng)爐的感應(yīng)頻率在第二感應(yīng)頻率維持一段時(shí)間，以第一感應(yīng)頻率－第二感應(yīng)頻率不斷切換的方式改變電磁給予真空感應(yīng)爐內(nèi)銅磷合金熔液的攪拌力，從而對(duì)銅磷合金熔液產(chǎn)生震蕩效果，進(jìn)而對(duì)銅磷合金熔液實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)的攪拌效果，使其組分分布更加均勻。

38、而且，通過(guò)控制調(diào)節(jié)真空感應(yīng)爐的次數(shù)和時(shí)間，避免改變真空感應(yīng)爐的溫度和使攪拌力改變的感應(yīng)頻率在合適的范圍內(nèi)，從而提高銅磷合金的均勻性和避免磷的偏析。無(wú)需額外增設(shè)其他裝置，來(lái)提高磷的均勻性，降低成本。

39、其次，銅磷合金熔液采用兩次澆鑄的方式進(jìn)行澆鑄，減少銅磷合金的縮孔，而且，通過(guò)此方式，不需要使用冒口，操作簡(jiǎn)單，成本較低。