【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及金属材料防腐，特别涉及一种高耐腐蚀性抗高温氧化铜合金及其制备方法。
技术介绍
1、铜作为一种导电性极好，延展性高的金属，被广泛地使用在各个领域，对于社会经济科技的发展具有非常高的价值。铜镍合金是一种延展性好、硬度高、色泽美观、耐腐蚀、富有深冲性能的铜基合金，如广泛应用于船用发动机冷凝器管路系统。sn是现代工业不可缺少的金属，由于其耐腐蚀性而在冶金工业中具有许多应用，号称“工业味精”，同时也是一种无毒的绿色材料，对许多气体和弱酸或弱碱的耐腐蚀能力较强，在常温下与水、水蒸气和二氧化碳均无作用。
2、然而，随着对海洋开发广度和深度的增加，材料的基础作用越来越凸显。传统的铜合金已经不能满足海洋工程对材料防腐蚀性能的需求。每年由于海洋腐蚀造成的经济损失，全球共计高达6000～12000亿元，占国民生产总值的2％～4％。近年来，随着人们对耐腐蚀材料需求的增加，提高铜合金的耐腐蚀性能已成为研究的热点。除此之外集成电路的封装过程大多数是在高温下进行的，因此也不可避免的导致了铜线材的氧化问题。因此，对于金属铜抗高温氧化性的研究就变得十分必要。
技术实现思路
1、本专利技术为了解决传统铜合金不能满足耐腐蚀能力及抗高温氧化能力的需求，提供一种高耐腐蚀性，抗高温氧化铜合金及其制备方法，所述的制备方法包括以下步骤：
2、步骤1：将镍、锡与铜作为合金原料进行混合，合金原料中镍的质量分数为10％，锡的质量分数为1％～5％；
3、步骤2：将合金原料一并放于电弧熔炼
4、步骤3：熔炼合金之前，首先对钛锭进行反复熔炼，除去残余氧气；之后对合金原料进行熔炼，得成分均匀的合金锭；
5、步骤4：将熔炼所得合金进行打磨及抛光；之后放入丙酮、酒精中超声清洗，去除表面杂质；随后将合金放入电解液里进行电解抛光，将电解抛光后的合金再用去离子水及乙醇分别超声清洗，用滤纸吸去表面剩余液体；
6、步骤5：将处理好的铜合金样品置入管式炉中，并对管式炉内气氛进行洗气至少三次，之后在流动的h2气氛中进行热处理，控制氢气发生器的流速调节阀，使流速在60-70cm3/min，来调节管式炉内气氛的氧分压；第一阶段热处理温度为500℃-800℃，热处理时间240min-1440min，该阶段为保护膜生长阶段；保护膜生长阶段结束后，通过控制氢气发生器的流速调节阀，降低气体流速，使气体流速在30-40cm3/min，来升高管式炉内气氛的氧分压，并升高热处理温度至600℃-900℃，第二阶段热处理时间120min-720min，该阶段为保护膜增强阶段；热处理过程全程通入保护性气氛；
7、热处理结束后通过程序控温慢速降温，600℃以上时降温速率为1℃/min；600℃以下时降温速率为2℃/min，降至室温后得到一种高耐腐蚀性，抗高温氧化铜合金。
8、优选地，所述步骤1中原料镍、锡均为小颗粒状，颗粒直径范围为2-3mm；原料镍、锡和铜的纯度不低于99.99％。
9、优选地，所述步骤2中，对炉内进行洗气操作的步骤为：将炉体内抽至10-1pa低真空，通入高纯氩气至105pa，重复以上操作5次以上，至熔炼炉内氧气排尽。
10、优选地，所述步骤3中，对钛锭进行反复熔炼，每次30s以上，熔炼8次以上除去熔炼炉内残余氧气；对合金原料熔炼的过程中，开启熔炼炉的电磁搅拌，同时通过熔炼炉中的金属勺对合金进行手动翻面，每次翻面后需对钛锭进行重新熔炼从而去除因金属勺移动而逸入熔炼炉的氧气；每个样品每面熔炼至少两次，每次不少于30s。
11、优选地，所述步骤4中，对铜合金依次用1000、2000、3000、5000目砂纸进行机械打磨抛光，去掉表面可能存在的氧化物，得到平整光滑的表面，避免影响后续实验结果；所述的电解液为磷酸与乙醇的混合溶液，磷酸：乙醇：去离子水体积比为2：2：1；铜合金样品置入阳极，左右两侧分别插入铜片做为阴极，确保样品两面均匀抛光。
12、优选地，所述步骤5中，保护性气氛可以为高纯氢气。
13、本专利技术工作原理及有益效果：
14、本专利技术中，通过将镍元素(10wt％)与锡元素(1wt％～5wt％)添加至纯铜原料中，熔炼形成三元铜合金，随后在保护性气氛中进行热处理，在表面形成具一定厚度的复合保护膜覆盖住合金基体，对合金进行保护，抑制盐雾环境中有害离子进一步向内部扩散导致的合金腐蚀，大大提升了铜合金的耐腐蚀性能。
15、本专利技术中，将形成的三元铜合金通过控制氧分压气氛进行退火处理，其中包括超低氧分压气体调控以及热处理过程。三元铜合金先是在低氧分压的保护气氛下，使活性更高的ni、sn元素优先生成复合氧化膜，使其形成更为致密稳定的保护层，抑制铜合金在使用高温环境中氧向铜材内部扩散导致铜材的氧化及腐蚀现象。低氧分压的保护气氛避免氧分压过高导致部分区域较多的cu也发生反应导致复合膜的致密性和稳定性下降。
16、活性较高的镍元素及锡元素在退火过程中向合金表面扩散，形成具有一定厚度的ni和sn元素的复合氧化膜，之后调节氧分压使保护膜得到强化，形成更为致密的保护膜，在600℃下氧化12小时而不发生明显的表面氧化现象，使合金能够应对更加复杂的腐蚀环境，使其抗氧化性能得到显著提升。
17、本专利技术显著增强了铜合金耐腐蚀性能，使合金能够应对更加复杂的腐蚀环境，保质时间得到提升，操作流程简单且易重复，且制作过程绿色环保无污染，可满足铜耗材的工业生产要求，对现代金属材料的发展具有重要意义。
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1.一种高耐腐蚀性抗高温氧化铜合金的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种高耐腐蚀性抗高温氧化铜合金的制备方法，其特征在于：步骤1中，原料镍、锡均为颗粒状，颗粒直径范围为2-3mm；原料镍、锡和铜的纯度不低于99.99％。
3.根据权利要求1所述的一种高耐腐蚀性抗高温氧化铜合金的制备方法，其特征在于：步骤2中，对炉内进行洗气操作的步骤为：将炉体内抽至10-1Pa低真空，通入高纯氩气至105Pa，重复以上操作5次以上，至熔炼炉内氧气排尽。
4.根据权利要求1所述的一种高耐腐蚀性抗高温氧化铜合金的制备方法，其特征在于：步骤3中，对钛锭进行反复熔炼，每次30s以上，熔炼8次以上除去熔炼炉内残余氧气；对合金原料熔炼的过程中，开启熔炼炉的电磁搅拌，同时通过熔炼炉中的金属勺对合金进行手动翻面，每次翻面后需对钛锭进行重新熔炼从而去除因金属勺移动而逸入熔炼炉的氧气；每个样品每面熔炼至少两次，每次不少于30s。
5.根据权利要求1所述的一种高耐腐蚀性抗高温氧化铜合金的制备方法，其特征在于：步骤4中，对铜合金依次用1000、
6.根据权利要求1所述的一种高耐腐蚀性抗高温氧化铜合金的制备方法，其特征在于：步骤5中，第一阶段热处理温度为600℃，热处理时间1440min；第二阶段热处理温度为700℃，热处理时间720min；保护性气氛为高纯氢气。
7.根据权利要求1所述的一种高耐腐蚀性抗高温氧化铜合金的制备方法，其特征在于：步骤5中，降温速率为：600℃以上时降温速率为1℃/min；600℃以下时降温速率为2℃/min。
8.一种高耐腐蚀性抗高温氧化铜合金，根据权利要求1-7任一项所述的一种高耐腐蚀性抗高温氧化铜合金的制备方法制得。
...【技术特征摘要】
1.一种高耐腐蚀性抗高温氧化铜合金的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种高耐腐蚀性抗高温氧化铜合金的制备方法，其特征在于：步骤1中，原料镍、锡均为颗粒状，颗粒直径范围为2-3mm；原料镍、锡和铜的纯度不低于99.99％。
3.根据权利要求1所述的一种高耐腐蚀性抗高温氧化铜合金的制备方法，其特征在于：步骤2中，对炉内进行洗气操作的步骤为：将炉体内抽至10-1pa低真空，通入高纯氩气至105pa，重复以上操作5次以上，至熔炼炉内氧气排尽。
4.根据权利要求1所述的一种高耐腐蚀性抗高温氧化铜合金的制备方法，其特征在于：步骤3中，对钛锭进行反复熔炼，每次30s以上，熔炼8次以上除去熔炼炉内残余氧气；对合金原料熔炼的过程中，开启熔炼炉的电磁搅拌，同时通过熔炼炉中的金属勺对合金进行手动翻面，每次翻面后需对钛锭进行重新熔炼从而去除因金属勺移动而逸入熔炼炉的氧气；每个样品每面熔炼至少两次，每次不少于30s。
5.根据权利要求1所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱永福，杨泽愉，刘志慧，刘国军，郎兴友，蒋青，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：
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