[发明专利]采用连续多弧离子镀物理气相沉积法制备铍铜合金薄板的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备铍铜合金薄板的方法，更特别地说，是指一采用连续多弧离子镀物理气相沉积法制备高性能的铍铜合金薄板的方法。

背景技术

铍铜合金是一种典型的沉淀强化型合金，具有高弹性、高强度、高导电性、耐蚀性、耐疲劳、弹性滞后小、无磁性、冲击时不产生火花等一系列优点，被广泛应用于航天、航空、电子、通讯、机械、石油、化工、汽车及家电工业中，具有广阔的应用前景。

目前，铍铜合金板带材基本上都是采用轧制法制备，主要包括半连续浇铸锭+铣削表皮+加热+粗轧＋淬火＋二次轧制＋淬火＋酸洗＋刷洗＋精轧等工序。由于铍铜合金铸锭在结晶时趋向于二次偏析，即铍元素向铸锭表层富集，造成铸锭不同层面塑性存在很大差异，热轧时易于形成裂纹。所以一般铸锭尺寸及重量都较小，铸锭轧制前必须铣削去其表面至少2.5mm深表层。由此可见轧制铍铜合金技术难度大、成材率、生产效率低。而且在大气环境中熔炼铍铜合金，存在铍金属污染环境等弊端。

物理气相沉积技术具有镀膜成分纯度高、工艺可控性强、清洁无污染以及易于实现工业化连续生产等优点，特别是在环境保护方面，真空物理气相沉积技术具有其他一般技术无可比拟的优越性。

发明内容

本发明的目的在于避开现有技术的不足提供一种采用连续多弧离子镀物理气相沉积法制备铍铜合金薄板的方法。本发明采用连续多弧离子镀物理气相沉积制备Cu-1～3wt.%Be合金薄板方法避开轧制法中熔炼铸锭易于发生成分偏析的技术瓶颈，选用非常易于轧制成形的纯铜薄带为基材，采用高效节能环保的多弧离子镀镀膜技术在纯铜基带上沉积富铍膜层，进而进行扩散处理，获得适当铍含量的铍铜合金带材。本发明的方法沉积速率快、质量可控、工作效率高，制备过程在全真空条件下，无铍元素氧化及污染环境、危害人体安全等问题，因此极其适合工业化应用。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种采用连续多弧离子镀物理气相沉积法制备铍铜合金薄板的方法，其主要特点在于步骤为：

（1）．选取厚度为0.1～0.25mm的纯铜带作基板，并做预处理：在浓度3～5%、温度60～80℃碳酸钠碱液清洗3～5分钟，去除油迹；然后在浓度3～5%稀硫酸清洗3～5分钟，去除氧化皮；用清水漂洗；在无水乙醇超声波清洗，吹干待用；

（2）．选取纯Be靶材或高铍含量铍铜50～80wt.%Be合金靶材：

制备纯Be或高铍含量铍铜50～80wt.%Be合金靶材用作多弧离子镀靶材，待用；

（3）．将经步骤（1）处理后的纯铜带安装在多弧离子镀设备的基片台上作为阳极；再将步骤2的纯Be靶材或高铍含量铍铜50～80wt.%Be合金靶材装入多弧离子镀弧头之中，作为阴极；

抽真空度至2×10^-3～8×10^-4Pa后，通入氩气使多弧离子镀中的压力稳定在0.2～0.8Pa范围；

调节多弧离子镀共沉积条件：

预热纯铜带至200℃～500℃；

放电电压15V～20V、电流50A～80A、沉积速率为2～4μm/min；

在该条件下进行纯铜带表面富Be薄膜沉积，沉积时间5～15分钟，制得镀膜铜带；

（4）.将经步骤（3）处理后的镀膜铜带进行650～750℃扩散处理，扩散时间10～30min，即得到断面成分分布均匀的Cu-1～3wt.%Be合金薄板材料。

所述的采用连续多弧离子镀物理气相沉积法制备铍铜合金薄板的方法，在步骤（3）中，通过将多个相同组份的纯Be或高铍含量铍铜合金靶材分别放在多弧离子镀膜机中对立安装的多个弧头上，纯铜带从中间穿过，实现宽幅基板双面同步快速连续镀膜处理。

所述的采用连续多弧离子镀物理气相沉积法制备铍铜合金薄板的方法，在步骤（3）中，纯铜带表面沉积富Be膜厚度为10～35μm。

所述的采用连续多弧离子镀物理气相沉积法制备铍铜合金薄板的方法，在步骤（2）中，靶材选用所述的高铍含量铍铜合金靶材，铍含量在50～80wt.%。

所述的采用连续多弧离子镀物理气相沉积制备Cu-1～3wt.%Be合金薄板方法，制备得到的Cu-1～3wt.%Be合金薄板的显微硬度在320～380HV0.1，抗拉强度达到480～520Mpa。

本发明的有益效果：本发明采用连续多弧离子镀物理气相沉积法制备铍铜合金薄板的方法，在工艺上可以连续地、可控地进行渗铍处理。通过对多弧离子镀膜机中多个弧头靶位的选取，可以任意进行单面和/或双面Be的沉积，同时也可对沉积速率进行调节，其沉积工艺操作简单。