[发明专利]粉末铜合金材料制作成型生产工艺方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属材料的制备与塑性技术加工，特别是涉及一种具有优异高温力学和电性能的粉末铜合金材料制作成型生产工艺方法。

背景技术

随着我国以汽车工业为主的车辆制造业、家用电器和电工电子制造业的发展，一方面以自动化高生产效率和良好焊接质量为主的电阻焊工艺应用更加被普遍采用，作为电阻焊消耗品的电极材料用量不断增大；另一方面，用于电子、电器、仪表等的接触件、插件、引线框架材料和用于高级电气接触元件、插件、开关等也需要大量具有优异高温力学和电性能的高性能铜合金材料。

铜材不仅硬度高，导电率和导热率也高，它的软化点高达900^。C以上，除美国之外，日、英、俄等国的铜合金己有相当规模的工业生产能力，并制应了相应的产品标准。例如，日本小原金属工业公司生产牌号为“DHOM”的弥散铜电极，性能与美国SCM公司产品类似。但该产品为专利产品，生产工艺方法仍属保密。我国对弥散强化铜合金材料的研究起步较晚，在70年代初期才正式列项研究，洛阳铜加工厂技术研究中心、沈阳有色金属加工厂和中南工业大学等都采用内氧化法研制过此类弥散强化铜合金材料，但一直未正式投入批量生产，其主要原因是产品质量尚不能完全满足用户不断提高的要求。

目前，国外强化铜合金材料常用的加工方法有内氧化和机械合金化法，内氧化的工艺过程较复杂，技术参数控制难度大，制造成本高。生产实际中，如控制不当，难以获得金属氧化物粉末均匀、弥散的分布，从而导致组织和性能的不均，塑性差，加工困难；机械合金化法作为一种新型的制备弥散强化铜合金材料的方法，提高了合金化的灵活性并导致硬质稳定相弥散分布细而均匀的显微结构。这种细的显微组织在热处理过程中是很稳定的，不易发生再结晶。进一步为提高铜合金材料的高温性能提供了有效手段。虽然机械合金化法制取弥散粉末的方法比较简单，成本较低，但机械合金化法制备的坯料是一种松疏的多孔材料，致密化程度低，其最终能否得到成功的应用，取决于制坯后的塑性致密化加工过程中所获得的性能，必须对多孔预成形坯进行后续塑性加工。

发明内容

本发明的目的是提供一种设计工艺合理，制作成本低，硬度高，导电率和导热率高，金属氧化物粉末分布均匀弥散且机械性能强，容易加工的粉末铜合金材料制作成型生产工艺方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

1）用金属氧化物粉末与铜粉按质量0.35％配比，金属氧化物粉末粒度≦1μm，铜粉粒度≦60μm，置入高能球磨机均匀搅拌混合，球磨时间为2小时；

2）混合后的金属氧化物粉末和铜粉置放在一容器内在挤压机上压实，再将预压坯的表皮去壳；

3）将金属氧化物粉末和铜粉压实坯在氨分解还原性气氛炉内，300⁰C下预热1小时，600⁰C下保温1小时，900⁰C下烧结6小时，出炉后再进行水封挤压。金属氧化物粉末是A1₂O₃粉末或是ZrO₂粉末。该生产工艺方法可在任何适宜的设备中加工生产。

本发明的有益效果是：1，设计工艺合理，加工简单，利用机械合金化将一定比例的金属氧化物粉末与铜粉粉末均匀搅拌混合，经预压在微还原性气氛炉内高温烧结，挤压锭坯，直接水封热挤压后再进行冷塑性变形加工，制作的成品具有优异高温力学和高导电性能，大幅度提高弥散铜材的综合使用性能。2，制作成本低，运营成本低，生产过程中技术参数容易控制，生产的铜合金材料金属氧化物分布均匀弥散，成品质量稳定。3，可塑性强，将金属氧化物粉末冶金与复合大塑性变形致密化相结合，配以不同比例的其他金属氧化物粉末，还可制作具有各种用途的铜合金材料。

具体实施例

在自制的50KG高能球磨机，将粒度≦1μm的A1₂O₃粉末或是ZrO₂粉末与粒度≦60μm铜粉按质量0.35％配比，球料比6，转速150rpm，球的平均直径约为8mm，球磨时间为2小时。混料时为了防止球磨时粉末过度地粘淤，添加0.5％的硬脂酸锌。为了防止铜的氧化，充入高纯N₂气体，将混合后的混料注实到一直径为100mm，壁厚为2mm，长度为350mm的铜管内，然后放入1650T挤压机上压实。再将预压坯去掉表皮后在氨分解还原性气氛炉内，在300⁰C下先预热1小时，600⁰C下保温1小时，最后在900⁰C下烧结6小时。测量其600⁰C时的高温强度为200MPa，导电率为83.5％LACS。出炉后，立即在1650T挤压机上进行热挤压成直径20mm的铜合金材料，最后冷拉拨成直径16mm的棒材。