[发明专利]一种大块体单晶铜的制备方法

说明书

本发明公开了一种大块体单晶铜的制备方法，包括如下步骤：(1)将多晶铜坯料在熔点以下高温退火处理，得到等轴晶粒多晶铜；(2)将步骤(1)退火后的等轴晶粒多晶铜坯料挤压成型，获得多晶铜集合体；(3)将步骤(2)挤压成型的多晶铜集合体在高温再次进行退火处理，即得到块体单晶铜。本发明一种大块体单晶铜的制备方法，通过无熔融法，制备大尺寸单晶铜。该方法利用预挤压处理，然后高温退火制备了大块体单晶铜棒材。本发明工艺简单，易于控制，成本低，易于大规模推广。

技术领域

本发明涉及金属单晶材料的制备领域，特别涉及一种大块体单晶铜的制备方法。

背景技术

晶界(grain boundary)是结构相同而取向不同晶粒之间的界面。在晶界面上，原子排列从一个取向过渡到另一个取向，故晶界处原子排列处于过渡状态。

晶粒与晶粒之间的接触界面叫做晶界。无机非金属材料是由微细粉料烧结而成的。在烧结时，众多的的微细颗粒形成大量的结晶中心。当它们发育成晶粒并逐渐长大到相遇时就形成晶界。因为去除了晶界，单晶铜具有优异的电学性能、信号传输性能、机械加工和抗疲劳性能，主要用于通讯、硬盘、音响等高端民用和国防技术。

传统的铜单晶制备技术例如光学浮区法，Bridgeman法以及Czochralski法等，其基本原理是对铜多晶金属加热至熔点以上进行熔融，然后利用籽晶定向凝固形成单晶。

目前单晶铜制备主要基于单晶连铸技术(OCC,Ohno Continuous Casting)，即将普通多晶铜材运用凝固理论，通过热型连续铸造技术改变其晶体结构为单晶。这些制备方法都需严格控制熔体凝固前沿温度梯度，固液两相区长度以及界面位置，拉铸(提拉)速度、气氛保护等参数，工艺复杂，成本较高，无法实现大规模单晶铜生产。

本发明利用非熔融法制备单晶，不必加热至熔点以上，节约成本，适合批量生产，此外还有制备单晶纯度高，易于推广等优点，展现出巨大的市场优势。

发明内容

本发明的目的是提供一种新的非熔融法大块体单晶铜的制备方法，旨在解决现有技术中大块体高纯度单晶铜制备工艺复杂，成本过高的问题。

为解决上述技术问题，本发明的目的是这样实现的：

本发明所涉及的一种大块体单晶铜的制备方法，包括如下步骤：

(1)将多晶铜坯料在熔点以下高温退火处理，得到等轴晶粒多晶铜；

(2)将步骤(1)退火后的等轴晶粒多晶铜坯料挤压成型，获得多晶铜集合体；

(3)将步骤(2)挤压成型的多晶铜集合体在高温再次进行退火处理，即得到块体单晶铜。

在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所使用的多晶铜坯料的纯度为99.9999％。

在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：在步骤(3)中先对多晶铜集合体进行酸洗并干燥，放入石英管对干燥后的多晶铜集合体封装，再进行退火处理。

在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：步骤(3)中，使用管式炉对多晶铜集合体进行退火处理。

在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：步骤(3)中，退火处理后进行表面抛光。

在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述多晶铜集合体的截面为圆形。

本发明的有益效果是：

本发明一种大块体单晶铜的制备方法，通过无熔融法，制备大尺寸单晶铜。该方法利用预挤压处理，然后高温退火制备了大块体单晶铜棒材。本发明工艺简单，易于控制，成本低，易于大规模推广。

附图说明

图1是本发明所涉及的大块体单晶铜的制备方法的流程图；