一种高强高导铜合金的制备工艺及制得的铜合金制造技术

本申请涉及铜合金领域，具体公开了一种高强高导铜合金的制备工艺及制得的铜合金，铜合金的制备工艺包括以下步骤：步骤一，将原料铜进行熔融并加入复合金属粉料，并在复合气体吹扫下保温1

【技术实现步骤摘要】
一种高强高导铜合金的制备工艺及制得的铜合金


[0001]本申请涉及铜合金领域，更具体地说，它涉及一种高强高导铜合金的制备工艺及制得的铜合金。

技术介绍

[0002]铜合金一般指以纯铜为基体加入一种或几种其他元素所构成的合金。铜合金在生活中的应用非常广泛，涉及电力输送、通讯电缆、电气线路、印刷电路、船舶、汽车等各行各业。
[0003]目前，在电力输送过程中，会大批量的使用电缆接头，电缆铺设好后，为了使其成为一个连续的线路，各段线必须连接为一个整体，这些连接点就称为电缆接头；而高压电缆接头用铜外壳是一种高压电缆连接用的接头，若采用一般的铜合金铸造高压电缆接头用铜外壳，专利技术人发现其无法同时满足高压电缆接头使用时所需的高强度和高导电性，同时由于高压电缆接头需长期暴露使用，使用一段时间后，表面便被腐蚀氧化，使用寿命明显短，因此研发一种高强高导铜合金，同时兼具良好的耐腐蚀性，将其应用在高压电缆接头方面十分必要。

技术实现思路

[0004]为了有效改善铜合金的强度和导电性，同时改善铜合金的耐腐蚀性，本申请提供一种高强高导铜合金的制备工艺及制得的铜合金。
[0005]第一方面，本申请提供的一种高强高导铜合金的制备工艺采用如下的技术方案：一种高强高导铜合金的制备工艺，包括以下步骤：步骤一，将原料铜进行熔融并加入复合金属粉料，并在复合气体吹扫下保温1
‑
2h，冷却至常温后制得半成品铜合金，复合气体由有机气体和无机惰性气体组成，半成品铜合金由以下质量百分比的原料制成：锌21
‑
29％，铝5
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11％，锡0.01
‑
0.08％，铁1
‑
3％，镍2.5
‑
4％，余量为铜以及不可避免的杂质；步骤二，将半成品铜合金进行气流磨，并加入复合剂混合均匀，随后压制成型，获得一次压坯，将一次压坯在温度为950
‑
1050℃的温度下进行真空烧结，烧结时间为1
‑
2.5h，然后冷却至室温获得烧坯，所述复合剂包括聚酰亚胺纤维，硅粉，碳纤维和二氧化钛；所述复合剂通过以下步骤制得：步骤1，将碳纤维和二氧化钛均匀分散在乙醇溶液中，超声处理，将乙醇蒸干后制得固体产物；步骤2，将聚酰亚胺纤维和硅粉均研磨成微粉，然后加入固体产物和粘结剂进行喷雾造粒制得0.1mm以下的颗粒；步骤三，将烧坯进行破碎磨粉制成5μm以下的微粉，加入稀土金属搅拌混合均匀后制得混料，将混料再次压制成型获得二次压坯，将二次压坯进行真空细化工艺，制得细化压坯；
步骤四，将细化压坯在无机惰性气体的保护下将温度升至800
‑
850℃后保温1
‑
2h，在保温期间采用有机气体进行渗碳处理，保温结束后进行二次烧结，然后冷却至室温获得成型铜合金；步骤五，将成型铜合金在密闭条件下升温至500
‑
620℃，并在无机惰性气体的氛围下退火2
‑
3h，随后迅速淬入油中冷却，制得铜合金产品。
[0006]通过采用上述技术方案，在制备半成品铜合金阶段严格控制其原料组分，采用锌、铝、锡、铁、镍和铜几种组分形成半成品铜合金，铝元素的加入可与后续工序协同进一步细化晶粒，在熔融过程中，一并采用复合气体进行吹扫，一方面可以将原料在熔融保温过程中产生的气相杂质或低熔点杂物形成的气泡进行吹扫除杂，降低半成品铜合金中杂质残留的几率，在产品初期保证其相应的强度和电导性，另一方面可以减少产品的熔融阶段被氧化，以及在有机气体的吹扫下，进行碳元素的捕捉与吸纳，增强产品内部的弥散强化作用，改善产品的强度。
[0007]在复合剂的制备中，先将碳纤维和二氧化钛加入乙醇溶液中进行表面处理，同时并进行超声处理，提高各组分的均匀分散性，蒸干乙醇的过程中，激发碳纤维和二氧化钛的表面活性，同时形成复合团聚固体产物，与磨成微粉的聚酰亚胺纤维和硅粉在粘结剂的作用下进行喷雾造粒，形成均匀且致密的颗粒。在磨粉后的半成品铜合金中加入复合剂再进行烧结，复合剂不仅能够有效改善产品的强度和导电性，还能有效改善产品的耐腐蚀性能。
[0008]其中聚酰亚胺纤维在真空烧结过程中进行真空热解，最终生成具有高导电率的更为扩展的网络芳族石墨结构，磨成微粉的硅粉具有优良的表面活性，与碳纤维和二氧化钛复配形成的颗粒复合剂，与真空烧结工艺配合，使得产品具有高导电性、优异的强度和耐腐蚀性。进行真空烧结，可有效提高产品的致密度，改善产品内部结构，不仅能提高产品的强度，还能提高产品的耐腐蚀性，延长产品的使用寿命。
[0009]将加入稀土金属的二次压坯进行真空细化工艺，以改变各组分之间的作用力和各向异性，提高各原料组分的效用发挥，渗碳处理工艺以有机气体进行渗碳处理，复合剂中含有钛元素，两者结合后以均匀细小的颗粒弥散分布在体系内，能进一步起到弥散强化作用，有效提高产品的强度和硬度。采用真空细化工艺、渗碳处理和二次烧结工艺三者协同，能够有效防止产品内部出现粗大颗粒物，显著改善产品内部结构和组织，提高产品的致密性，改善产品的强度和耐腐蚀情况。
[0010]优选的，步骤二中，以半成品铜合金为基准，按照3
‑
6wt％的比例添加复合剂。
[0011]通过采用上述技术方案，优化复合剂的添加比例，避免复合剂添加过多或过少带来的不利影响，进一步改善产品的强度和导电性，同时提高产品的耐腐蚀性。
[0012]优选的，所述聚酰亚胺纤维、硅粉，碳纤维和二氧化钛的质量比为(1
‑
2):(2
‑
3.5):(0.7
‑
1.2):(0.5
‑
1)。
[0013]通过采用上述技术方案，优化聚酰亚胺纤维、硅粉、碳纤维和二氧化钛的质量比，以利于复合剂在产品中的效用发挥，从而与真空烧结工艺配合，协同改善产品的强度和导电性，同时改善产品的耐腐蚀性能。
[0014]优选的，粘结剂为聚乙烯醇或糊精中的一种。
[0015]通过采用上述技术方案，选择特定类型的粘结剂，有利于改善复合剂中各原料组分的粘结性能，以利于复合剂在体系中的效用发挥。
[0016]优选的，所述步骤三中，以烧坯破碎磨粉后的微粉为基准，按照0.01
‑
0.03wt％的比例添加稀土金属。
[0017]通过采用上述技术方案，优化稀土金属添加的量，进一步改善铜合金的原料组成和内部结构，以利于改善产品的导电性和强度性能。
[0018]优选的，所述稀土金属为镧、铈或镨中的至少一种。
[0019]通过采用上述技术方案，优化稀土金属的选择，进一步改善产品的导电性和强度性能。
[0020]优选的，所述步骤三中的真空细化工艺步骤包括：S1预冷：预冷温度为
‑
20℃至
‑
5℃，保温0.5
‑
1h；S2分段升温至100℃，且分段升温过程中真空度设置为15Pa
±
10Pa；其中所述分段升温包括：第一段，<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强高导铜合金的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，将原料铜进行熔融并加入复合金属粉料，并在复合气体吹扫下保温1
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2h，冷却至常温后制得半成品铜合金，复合气体由有机气体和无机惰性气体组成，半成品铜合金由以下质量百分比的原料制成：锌21
‑
29%，铝5
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11%，锡0.01
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0.08%，铁1
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3%，镍2.5
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4%，余量为铜以及不可避免的杂质；步骤二，将半成品铜合金进行气流磨，并加入复合剂混合均匀，随后压制成型，获得一次压坯，将一次压坯在温度为950
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1050℃的温度下进行真空烧结，烧结时间为1
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2.5h，然后冷却至室温获得烧坯，所述复合剂包括聚酰亚胺纤维，硅粉，碳纤维和二氧化钛；所述复合剂通过以下步骤制得：步骤1，将碳纤维和二氧化钛均匀分散在乙醇溶液中，超声处理，将乙醇蒸干后制得固体产物；步骤2，将聚酰亚胺纤维和硅粉均研磨成微粉，然后加入固体产物和粘结剂进行喷雾造粒制得0.1mm以下的颗粒；步骤三，将烧坯进行破碎磨粉制成5μm以下的微粉，加入稀土金属搅拌混合均匀后制得混料，将混料再次压制成型获得二次压坯，将二次压坯进行真空细化工艺，制得细化压坯；步骤四，将细化压坯在无机惰性气体的保护下将温度升至800
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850℃后保温1
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2h，在保温期间采用有机气体进行渗碳处理，保温结束后进行二次烧结，然后冷却至室温获得成型铜合金；步骤五，将成型铜合金在密闭条件下升温至500
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620℃，并在无机惰性气体的氛围下退火2
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3h，随后迅速淬入油中冷却，制得铜合金产品。2.根据权利要求1所述的高强高导铜合金的制备工艺，其特征在于：步骤二中，以半成品铜合金为基准，按照3
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6wt%的比例添加复合剂。3.根据权利要求1或2所述的高强高导铜合金的制备工艺，其特征在于：所述聚酰亚胺纤维、硅粉，碳纤维和二氧化钛的质量比为(1
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【专利技术属性】
技术研发人员：张璟，
申请(专利权)人：宁波东昊电力科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：