一種電真空用銅鉬合金及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了屬于難熔金屬粉末冶金制粉技術(shù)領(lǐng)域的一種電真空用銅鉬合金及其制備方法。所述銅鉬合金中含有3?10wt％的鉬，其余為銅。以鉬粉或表面包覆銅的鉬粉，及銅粉為原料，經(jīng)過(guò)混料、壓制成型、氫還原活化和致密化處理，獲得銅鉬合金。該合金中鉬粉顆粒分布均勻，且致密度不低于99％，為電真空行業(yè)所需的低放氣量、高氣密性、高導(dǎo)熱、中等強(qiáng)度銅合金提供材料保障。且所述的制備方法能在現(xiàn)有粉末冶金生產(chǎn)線上實(shí)現(xiàn)，容易規(guī)?；a(chǎn)，生產(chǎn)效率高。
【專利說(shuō)明】
一種電真空用銅鉬合金及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于難熔金屬粉末冶金制粉技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電真空用銅鉬合金及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鉬銅合金或銅鉬合金，是由鉬、銅所組成的兩相均勻分布，既不固溶又不形成化合物的一類假合金。鉬銅合金兼有鉬的高熔點(diǎn)、低膨脹性能和銅的高導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能。兩組元之間互不溶解的特性使它們?cè)趶?fù)合之后呈現(xiàn)出兩元素性能的特定組合，因此可以根據(jù)使用要求，靈活、準(zhǔn)確地設(shè)計(jì)成份。
[0003]由于金屬鉬與金屬銅在室溫下不互溶，所以銅基體內(nèi)鉬顆粒對(duì)材料的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能影響甚微，但卻能起到一定的強(qiáng)化作用，使得材料的室溫強(qiáng)度和高溫強(qiáng)度均得到提高。銅鉬合金的高導(dǎo)電、高導(dǎo)熱和中強(qiáng)度的性能，使其在電真空行業(yè)具有廣泛的應(yīng)用前景。
[0004]隨著真空電子器件向超高頻、大功率和長(zhǎng)壽命方向的發(fā)展，傳統(tǒng)的無(wú)氧銅、鉻鋯銅已不能滿足器件的要求，高強(qiáng)高導(dǎo)、中強(qiáng)高導(dǎo)的銅合金的開(kāi)發(fā)逐漸被提上日程。以氧化鋁彌散強(qiáng)化無(wú)氧銅為代表的高強(qiáng)高導(dǎo)銅合金的制備工藝為傳統(tǒng)的粉末冶金工藝，材料的含氣量大、氣密性差等制約了其在電真空行業(yè)的應(yīng)用。傳統(tǒng)熔煉法制備的鉻鋯銅合金，在真空釬焊過(guò)程中會(huì)失去強(qiáng)化效果，強(qiáng)度降低同時(shí)導(dǎo)電導(dǎo)熱性能急劇下降。
[0005]銅、鉬的氧化物極易還原，它們的Ν、Η、0等氣體雜質(zhì)也易于去除，真空下保持極低的放氣，具備很好的真空使用性能。隨著鉬銅合金研究的不斷深入，銅、鉬界面問(wèn)題得到較好的解決，但是為了滿足電真空行業(yè)的使用要求，需要制備出致密度達(dá)到或大于99%的鉬銅合金。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種電真空用銅鉬合金及其制備方法，采取的技術(shù)方案如下:
[0007]—種電真空用銅鉬合金，所述銅鉬合金中含有3_10wt%的鉬，其余為銅;所述銅鉬合金的致密度不低于99%。所述鉬的平均粒徑D小于5μπι，優(yōu)選I?3μπι。
[0008]所述電真空用銅鉬合金的制備方法，具體包括以下步驟:
[0009](I)原料準(zhǔn)備:采用的原料為:純度為99.95 %、平均粒徑為1_5μπι的鉬粉或平均粒徑為3μπι、表面包覆銅的鉬粉，與純度不低于99.95%，顆粒為300目的銅粉；
[0010](2)混料:按照配比將步驟(I)所述的鉬粉與銅粉在粉末混料機(jī)中混合24-48h，獲得混合均勻的銅鉬粉體；
[0011](3)壓制成型:將混合均勻的銅鉬粉體置于預(yù)定形狀的模具中，然后在300噸粉末成型機(jī)上壓制成型，獲得銅鉬生坯;或?qū)⒒旌暇鶆虻你~鉬粉體置于軟膠套中，捆綁密封，然后在冷等靜壓機(jī)上壓制成型，獲得銅鉬生坯；
[0012](4)氫還原活化:在氫氣或氮-氫混合氣條件下，對(duì)獲得的銅鉬生坯進(jìn)行還原活化，獲得銅鉬合金坯體；
[0013](5)致密化處理:對(duì)獲得的銅鉬合金坯體采用真空燒結(jié)、真空熱壓或熱等靜壓工藝進(jìn)行致密化處理，獲得銅鉬合金。
[0014]步驟(I)中所述銅粉為電解銅粉或水霧化銅粉;所述表面包覆銅的鉬粉為采用化學(xué)鍍的方法，在鉬粉表面均勻地包覆銅層，鉬粉表面包覆率大于70%，銅含量為3_5wt%。
[0015]需要說(shuō)明的是，鉬粉表面包覆的銅記入最后的鉬銅合金質(zhì)量比重。
[0016]步驟(3)中所述成型機(jī)的壓力為120_160MPa，所述冷等靜壓機(jī)的壓力為160-200MPao
[0017]步驟(4)所述還原活化的工藝為:在氫氣流量為40_45m3/h，氫氣露點(diǎn)低于_60°C，溫度為800-1000°C的條件下，保溫l_3h。。
[0018]步驟(5)所述真空燒結(jié)的工藝為:在真空度不大于3X10—2Pa,溫度為1030_1050°C的條件下，保溫2_3h。
[0019]步驟(5)所述真空熱壓的工藝為:在真空度不大于3X10—2Pa，溫度為850_950°C的條件下保溫2_3h;隨后加壓至40MPa，保壓30min。
[0020]步驟(5)所述熱等靜壓工藝為:將銅鉬合金坯體真空包套，包套內(nèi)的真空度不大于3X10—2Pa,然后置于熱等靜壓機(jī)內(nèi)，在壓力為lOOMPa、溫度為800-850°C的條件下，保溫保壓時(shí)間為2h。
[0021]本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明所述的銅鉬合金中鉬粉顆粒分布均勻，致密度不低于99%，為電真空行業(yè)所需的低放氣量、高氣密性、高導(dǎo)熱、中等強(qiáng)度銅合金提供材料保障，進(jìn)而提高電真空器件的功率和壽命。所述銅鉬合金以市售的銅粉和鉬粉為原料，通過(guò)粉末冶金工藝制備而成，該方法能在現(xiàn)有粉末冶金生產(chǎn)線上實(shí)現(xiàn)，容易規(guī)模化生產(chǎn)，生產(chǎn)效率尚O
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于此。
[0023]實(shí)施例1:鉬含量為3wt%、其余為銅的銅鉬合金的制備
[0024](I)原料準(zhǔn)備:采用的原料為:純度不低于99.95%，顆粒為300目的電解銅粉;表面包覆銅的鉬粉，鉬粉的平均粒徑D5q為3μπι，銅含量為3wt % ；
[0025](2)混料:將電解銅粉與鉬粉的質(zhì)量配比為96.9:3.1的原料粉末置于雙錐混料機(jī)中混合48h，獲得混合均勻的銅鉬粉體；
[0026](3)將混合均勻的銅鉬粉體置于預(yù)定形狀的鋼模中，然后在成型機(jī)上壓制成型，獲得銅鉬生坯，成型機(jī)的壓力為160MPa;
[0027](4)氫還原活化:在氫氣條件下，將銅鉬生坯在850°C的鉬絲爐中還原活化3h，獲得銅鉬合金坯體；
[0028](5)致密化處理:將獲得的銅鉬合金坯體置入真空燒結(jié)爐內(nèi)，抽真空至真空度不大于3\10—中&;然后通電加熱至1030°(:，保溫311;最后隨爐冷卻至室溫，獲得鉬含量為3的％、其余為銅的銅鉬合金。
[0029]所獲得的銅鉬合金的物理參數(shù)為:密度為8.845g/cm3，為理論密度的99.0%;熱導(dǎo)率為345.3W/m.K。
[0030]實(shí)施例2:鉬含量為5wt%、其余為銅的銅鉬合金的制備
[0031 ] (I)原料準(zhǔn)備:采用的原料為:純度不低于99.95%,顆粒為300目的水霧化銅粉;純度為99.95%,平均粒徑為3.Ομπι的鉬粉；
[0032](2)混料:將水霧化銅粉與鉬粉的質(zhì)量配比為95:5的原料粉末置于雙錐混料機(jī)中混合36h，獲得混合均勻的銅鉬粉體；
[0033](3)將混合均勻的銅鉬粉體置于預(yù)定形狀的鋼模中，然后在成型機(jī)上壓制成型，獲得銅鉬生坯，成型機(jī)的壓力為120MPa;
[0034](4)氫還原活化:在氫氣條件下，將銅鉬生坯在900°C的鉬絲爐中還原活化3h，獲得銅鉬合金坯體；
[0035](5)將獲得銅鉬合金坯體置于真空熱壓燒結(jié)爐內(nèi)，抽真空至真空度不大于3X10—2Pa,然后通電加熱至900°C，保溫3h;隨后進(jìn)行加壓，壓力為40MPa，保壓30min后進(jìn)行泄壓，并隨爐冷卻至室溫，獲得鉬含量為5wt%、其余為銅的銅鉬合金。
[0036]所獲得的銅鉬合金的物理參數(shù)為:密度為8.885g/cm3，為理論密度的99.2%，熱導(dǎo)率為324.3W/m.K。
[0037]實(shí)施例3:鉬含量為1wt%、其余為銅的銅鉬合金的制備
[0038](I)原料準(zhǔn)備:采用的原料為:純度不低于99.95%,顆粒為300目的水霧化銅粉;純度為99.95%,平均粒徑為5.Ομπι的鉬粉；
[0039](2)混料:將水霧化銅粉與鉬粉的質(zhì)量配比為90:10的原料粉末置于雙錐混料機(jī)中混合24h，獲得混合均勻的銅鉬粉體；
[0040](3)將混合均勻的銅鉬粉體置于軟膠套中并捆綁密封，然后在冷等靜壓機(jī)上壓制成型，獲得銅鉬生坯，冷等靜壓機(jī)的壓力為120MPa;
[0041](4)氫還原活化:在氫氣條件下，將銅鉬生坯在800°C的鉬絲爐中還原活化2h，獲得銅鉬合金坯體；
[0042](5)將獲得銅鉬合金坯體真空包套，包套內(nèi)的真空度不大于3 X 10—2Pa，然后置于熱等靜壓爐內(nèi)，室溫下對(duì)其抽真空至真空度為13.332Pa后，充入氬氣使壓力達(dá)到1MPa;然后開(kāi)始升溫、升壓，至溫度為850°C、壓力為10MPa，保溫保壓2h，隨后泄壓，隨爐冷卻至室溫，獲得鉬含量為1wt %、其余為銅的銅鉬合金。
[0043]所獲得的銅鉬合金的物理參數(shù)為:密度為8.970g/cm3，為理論密度的99.5%，熱導(dǎo)率為305.2W/m.K0
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電真空用銅鉬合金，其特征在于，所述銅鉬合金中含有3_10wt%的鉬，其余為銅;所述銅鉬合金的致密度不低于99%。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電真空用銅鉬合金，其特征在于，所述鉬的平均粒徑D小于 5ym03.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電真空用銅鉬合金，其特征在于，所述鉬的平均粒徑D為I~3ym04.權(quán)利要求1?3任一項(xiàng)所述電真空用銅鉬合金的制備方法，其特征在于，具體包括以下步驟: (1)原料準(zhǔn)備:采用的原料為:純度為99.95%、平均粒徑為1-5μπι的鉬粉或平均粒徑為3MK表面包覆銅的鉬粉，與純度不低于99.95%、顆粒為300目的銅粉； (2)混料:按照配比將步驟(I)所述鉬粉與銅粉在粉末混料機(jī)中混合24-48h，獲得混合均勻的銅鉬粉體； (3)壓制成型:將混合均勻的銅鉬粉體置于預(yù)定形狀的模具中，然后在成型機(jī)上壓制成型，獲得銅鉬生坯;或?qū)⒒旌暇鶆虻你~鉬粉體置于軟膠套中，捆綁密封，然后在冷等靜壓機(jī)上壓制成型，獲得銅鉬生坯； (4)氫還原活化:在氫氣或氮-氫混合氣條件下，對(duì)獲得的銅鉬生坯進(jìn)行還原活化，獲得銅鉬合金坯體； (5)致密化處理:對(duì)獲得的銅鉬合金坯體采用真空燒結(jié)、真空熱壓或熱等靜壓工藝進(jìn)行致密化處理，獲得銅鉬合金。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，步驟(I)中所述銅粉為電解銅粉或水霧化銅粉;所述表面包覆銅的鉬粉，其表面包覆率大于70 %，銅的含量為3-5wt %。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)中所述成型機(jī)的壓力為120-160MPa，所述冷等靜壓機(jī)的壓力為160-200MPa。7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，步驟(4)所述還原活化的工藝為:在氫氣流量為40-45m3/h，氫氣露點(diǎn)低于-60°C，溫度為800-1000°C的條件下，保溫l_3h。8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，步驟(5)所述真空燒結(jié)的工藝為:在真空度不大于3 X 10—2Pa,溫度為1030-1050 °C的條件下，保溫2-3h。9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，步驟(5)所述真空熱壓的工藝為:在真空度不大于3 X 10—2Pa，溫度為850-950 °C的條件下保溫2_3h ；隨后加壓至40MPa，保壓30min。10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，步驟(5)所述熱等靜壓工藝為:將銅鉬合金坯體真空包套，包套內(nèi)的真空度不大于3 X 10—2Pa，然后置于熱等靜壓機(jī)內(nèi)，在壓力為10MPa、溫度為800-850 V的條件下，保溫保壓2h。
【文檔編號(hào)】C22C1/04GK106086513SQ201610671018
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年8月15日 公開(kāi)號(hào)201610671018.3, CN 106086513 A, CN 106086513A, CN 201610671018, CN-A-106086513, CN106086513 A, CN106086513A, CN201610671018, CN201610671018.3
【發(fā)明人】李增德, 李卿, 李洋
【申請(qǐng)人】北京有色金屬研究總院