[发明专利]一种高耐热无氧铜的制备方法

说明书

本发明提供了一种高耐热无氧铜的制备方法，具体包括以下步骤：S1在保护气氛下，熔炼覆盖有木炭的电解铜，得到电解铜熔体；S2向所述的电解铜熔体中添加Cu‑Ca中间合金和Cu‑Ce中间合金后，继续熔炼，得到无氧铜熔体；S3静置后，从所述的无氧铜熔体底部连续吹入除杂气体，同时铸造所述的无氧铜熔体，得到铸锭；S4在保护气氛下，对所述的铸锭进行均匀化处理，得到均匀铸锭；S5在保护气氛下，对所述的均匀铸锭进行循环形变热处理，即得所述的高耐热无氧铜。本发明制备的高耐热无氧铜，在900℃的持续高温影响中，晶粒尺寸无明显长大，具有显著的耐热性。

技术领域

本发明涉及铜合金技术领域，具体涉及一种高耐热无氧铜的制备方法。

背景技术

无氧铜是氧含量和杂质含量都非常低的纯铜，常规无氧铜可耐受500℃的持续高温影响，保持晶粒基本不变。和普通铜相比，无氧铜具有高耐热性、高导电性、高导热性等优点，主要应用于电子电工行业。

随着电子通信、导航控制、电真空、微驱动和电力电子传输行业的发展，工业上对无氧铜的质量提出了更高的要求，尤其是对无氧铜的耐热性能提出了更高的要求。例如在绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)领域，传统无氧铜条已无法应对服役过程中迅速增加的热能和电能负荷，极易产生粗大的再结晶晶粒；在电真空微波管领域，传统无氧铜壳体经高温钎焊后晶粒显著长大，强度降低，使用过程中易变形，导致电真空微波管工作失效；传统无氧铜材质的电真空微波管收集极，被杂散电子束流的轰击后，无氧铜的晶粒显著长大，致使收集极变形、开裂、微波管失效。

在此背景下，研发持续高温影响下晶粒不明显长大的，高耐热无氧铜将具有极大价值。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的上述技术问题之一。为此，本发明提供了一种高耐热无氧铜的制备方法。

一种高耐热无氧铜的制备方法，包括以下步骤：

S1：熔炼覆盖有木炭的电解铜，得到电解铜熔体；

S2：向所述的电解铜熔体中添加Cu-Ca中间合金和Cu-Ce中间合金后，继续熔炼，得到无氧铜熔体；

S3：静置后，铸造所述的无氧铜熔体，得到铸锭，其中铸造过程中，从所述的无氧铜熔体底部持续吹入除杂气体；

S4：对所述的铸锭进行均匀化处理，得到均匀铸锭；

S5：对所述的均匀铸锭进行循环形变热处理，即得所述的高耐热无氧铜。

根据本发明的一种实施方式，所述的熔炼，温度为1180℃～1250℃。

根据本发明的一种实施方式，所述的熔炼，在真空感应炉中进行。

根据本发明的一种实施方式，所述的熔炼，容器为高纯度石墨坩埚。

根据本发明的一种实施方式，步骤S2中，以5～25ppm的Ca元素添加量，和5～25ppm的Ce元素添加量，添加所述的Cu-Ca中间合金和Cu-Ce中间合金。

根据本发明的一种优选的实施方式，步骤S2中，所述的Cu-Ca中间合金和Cu-Ce中间合金，以高纯无氧铜为原料制得。

根据本发明的一种实施方式，步骤S2中，添加所述的Cu-Ca中间合金和Cu-Ce中间合金，一方面的作用是，去除熔体中的S、Pb、Bi等杂质。

Cu-Ca中间合金和Cu-Ce中间合金，去除熔体中S、Pb、Bi等杂质的机理是：Ca、Ce和S、Pb、Bi会形成CaS/2525℃，CeS/2050℃，Ce4Bi₃/1740℃，Ce₂Pb/1380℃等高熔点、低密度的化合物；通过除去上述化合物，达到净化熔体，提高电导率的目的。