[发明专利]一种制备无氧铜杆的方法

说明书

本发明提供一种制备无氧铜杆的方法，得到的无氧铜杆含氧量低、稳定性好、强塑性配合理想。其工艺过程是原料选择—熔炼—连铸无氧铜杆—热处理—钝化。该技术制备的无氧铜棒具有流程短、高效节能、氧含量低和组织生产灵活等优点。

技术领域

本发明属于材料工程领域，具体涉及一种制备无氧铜杆的方法，特别是应用于电子行业、半导体行业和精密元器件用无氧铜杆的制备。

背景技术

铜材是国民经济中重要的金属材料,在信息、电子、电力、汽车、制冷、军工等行业中应用广泛。工业纯铜通常被分为韧铜、磷脱氧和无氧铜三类，其中无氧铜的质量品级最高。无氧铜的研制始于美国。目前，许多工业发达国家如美、德、日等都已有了无氧铜的化学成份标准。我国也给出了自己的无氧铜国家标准。

无氧铜是不含氧或氧含量极低的纯铜。它既不含氧化亚铜,又没有残留任何脱氧剂,它与一般紫铜相比较,其化学成分中铜大于99.95%,氧小于0.003%。其特点是纯度高、含氧量低,还具有高导电性和导热性,导电率可以达到IACS100%以上。另外,它还具有抗氢脆性,并能产生附着性很强的氧化膜,具有优良的加工性能和焊接性能。

无氧铜因有高导电、高导热、弹性好、耐腐蚀、无磁性、氢渗透率小，以及易于机械加工和成本低等特点，一方面用来制造作为广播、移动通讯、雷达等用途的同轴电缆，光导海底电缆的屏障保护材料。另一方面用来制造真空电子器件，如制造各种高频波导管、粒子加速器的腔体、电子射线管、X射线管、微波仪表中的高频发射源、速调管、真空开关管、真空继电器、真空接触器、真空电容器、真空断路器和真空减压器等元件。另外，对在镀层有很高质量要求的特定电镀工艺中也有广泛的应用。

目前,无氧铜杆（棒）的传统生产工艺是：熔炼－半连续熔炼－热挤压－拉拔－精整，该工艺存在工艺流程长、生产效率低、成材率低、氧含量不稳定、表面质量差、内部孔隙率高、组织多粗大柱状晶、物理和机械性能较差、产品档次低等缺点。

发明内容

为了解决现有制备无氧铜技术成品率低、产品档次差和综合性能低的问题，本发明提供一种流程短、高效节能、氧含量低和组织生产灵活的制备无氧铜杆的方法，得到的无氧铜杆含氧量低、稳定性好、强塑性配合理想。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种制备无氧铜杆的方法，其工艺过程是原料选择—熔炼—连铸无氧铜杆—热处理—钝化。

一种制备无氧铜杆的方法，包括以下步骤：

（1）原料选择：原料采用高纯阴极铜，表面光滑无铜豆,采取超声波频率在1-5MHz（时间30分钟）进行清洗后，在100-200℃下保温2-4小时进行预热烘干处理，辅助原料采用鳞片状石墨；

（2）熔炼：将步骤1处理好的阴极铜装入熔炼炉中，待炉膛内加满原料后将鳞片状石墨覆盖,加入量为阴极铜全部熔化后,其覆盖厚度不少于120mm；待铜熔化后，再加入总量为1-3%的脱氧除渣介质；控制熔炼温度在1120℃-1180℃,保温2-3小时，在熔炼期间，通过一根中空的石墨管，把氩气或氮气吹入熔池深处，同时施加外加电磁场；

（3）连铸无氧铜杆：将熔炼好的铜液先引入充满惰性气体Ar或N₂的漏包中，通过碳化硅陶瓷过滤网，陶瓷过滤网外包覆有石墨护套，进入装有石墨内衬套的铬锆铜制结晶器内凝固；控制铬锆铜制结晶器水压为0.3-0.5MPa,结晶器出水温度控制在40-60℃，进出水温差控制在18-22℃,连铸牵引速度为50-150mm/min，在整个连铸过程中,铸模液面采用燃烧煤气保护和覆盖鳞片石墨粉；

（4）热处理：将步骤3得到的盘状铜杆置于耐热不锈钢架上,盖上钟罩式炉壳,经密封,抽真空,充入氢气、氮气或二者的混合气体,经加热、保温、洗炉、冷却四个阶段进行退火；