[发明专利]一种氧化铝弥散强化铜合金棒材的制备方法

说明书

本发明公开了一种氧化铝弥散强化铜合金棒材的制备方法，该制备方法包含以下步骤：(1)合金熔炼，制备铜‑铝合金锭；(2)制备合金线材；(3)合金线材梯度内氧化，得到铜‑氧化铝合金线材；(4)合金致密化，采用二步烧结法和热挤压制成棒材或板材粗料；(5)合金加工，将所述的棒材或板材粗料进一步进行拉拔或旋锻加工成型，按规格制备成所需合金棒材成品。采用本发明的制备的氧化铝弥散强化铜基合金棒材材料，工艺流程简单，生产周期短、效率高、生产成本低，制得的氧化铝弥散强化铜基合金棒材材料具有高致密度、高强度、高导电性和高软化温度的特性。

技术领域

本发明涉及金属基复合材料技术领域，具体涉及一种氧化铝弥散强化铜合金棒材的制备方法。

背景技术

弥散强化铜一种具有优异高温强度同时又具备良好导电导热性的高性能功能材料。作为重要的功能材料，弥散强化铜被广泛应用于微波器件、焊接电极、集成电路引线框架、转换开关、合金棒材材料等方面。通过添加少量的第二相颗粒，弥散强化铜在保持铜合金良好导电导热同时又提高了其机械强度。弥散强化的实质是利用均匀弥散的超细微粒阻碍位错运动从而提高材料在高温条件下的力学性能，其均匀弥散第二强化相的强化作用既提高了材料的高温强度和硬度，又不会明显降低合金的导电性能，从而使该材料具有良好的综合性能。常见的氧化物弥散相有Al₂O₃、Cr₂O₃、Zr₂O₃、SiO₂、TiO₂、MgO、CaO等，其中又以Al₂O₃最为常用。弥散强化铜合金的制备方法主要有：粉末冶金法、机械合金化法、复合电沉积法、混合铸造法、共沉淀法、溶胶-凝胶法、反应喷射沉积法、内氧化法等，其中内氧化法是目前规模化生产弥散强化铜合金的较佳方法。传统内氧化法制备Al₂O₃弥散强化铜合金材料的工艺流程主要有：Cu-Al熔炼→水雾化或氮气雾化制粉→与氧化剂混合→在密闭容器中高温(800-100℃)内氧化→氢气中还原多余的氧→包套→抽真空、封口→压制(热等静压或热静压等)→热挤压成型。这种传统的内氧化工艺生产出的材料高温及室温下的力学性能和电学性能都十分优越，但工艺复杂、生产周期长，同时产品质量不稳定。这些问题极大地阻碍了内氧化生产技术的推广应用。为了解决这一问题，本发明着重在制备工艺上进行了改良，简化了工艺流程，增加了可控性。

发明内容

本发明解决的技术问题是，提供一种氧化铝弥散铜基合金棒材材料及制备方法，通过合理的元素配比及优化制备工艺参数，制备出一种高导电、高耐热、高强度的弥散强化铜合金。

本发明的技术方案为：一种氧化铝弥散强化铜基合金棒材材料，是在铜基材料中加入0.3-1.5wt％的铝，其制备方法包含以下步骤：

(1)合金熔炼：按重量百分比取98.5-99.7％的铜、0.3-1.5％的铝，在中频炉中熔炼成铜-铝合金锭；

(2)制备合金线材：将所述的铜-铝合金锭经行车削加工去除杂质，在含有5-8％水基金属表面清洁剂的水溶液中浸泡15-30min，温度控制在40-60℃，清水冲洗干净后进行真空干燥，然后将去除表面杂质及油污后的铜-铝合金锭拉拔成铜-铝合金线材，将所述的铜-铝合金线材在切断机上切断成2-3cm的线段；

(3)合金线材梯度内氧化：将切断好的铜-铝合金线材密封包埋在装有Cu2O：Al2O3：Cu＝6:2:2的混合粉末的内氧化装置内，所述混合粉末的质量为所述铜-铝合金线材的6-8倍，依次在内氧化炉内经常压内氧化、中压内氧化和高压内氧化三个阶段的梯度内氧化处理，得到铜-氧化铝合金线材；

(4)合金致密化：将所述铜-氧化铝合金线材冷却至室温并清洗干燥后，采用二步烧结法进行烧结，烧结温度为600-980℃，时间2-4h，得到烧结坯，将所述的烧结坯进行热挤压制成棒材或板材粗料；