[发明专利]一种耐高温稀土热管坯及其制备方法

说明书

本发明公开了一种耐高温稀土热管坯及其制备方法。具体步骤如下：熔炼保护，将电解铜板加热熔化，控制熔体温度，并加大熔化炉木炭覆盖厚度；洗炉，主要是降低P含量，在熔化炉里先采用氧化捞渣的办法降低P含量，然后，再通过加入纯铜不断稀释的方法，进一步降低熔化炉、铸造炉里面的P含量；在线监控O、P含量，当其小于10ppm以下时，开始投加稀土中间合金，降低铜管牵引速度，提高铸造炉熔体温度，连续铸造铜管铸坯；通过ICP在线监测铸坯稀土含量；采用三辊行星轧制、联合拉拔、盘拉等工序获得耐高温稀土热管坯。本发明制备的稀土热管管坯，经烧结弯曲和压扁加工后，表面质量良好，满足高精密热管材料加工要求。

技术领域

本发明属于一种铜合金材料加工技术，主要应用于5G通讯电子设备散热材料的一种耐高温稀土热管坯及其制备方法。

背景技术

目前，5G时代电子设备面临着重要的导热和散热问题，这也成为消费电子领域的“卡脖子”问题之一。近年来热管技术开始被应用到电子设备散热领域。纯铜管坯是电子热管的关键材料，热管中的毛细结构通常为编织网线或铜粉颗粒，生产中采取高温烧结工艺(≥920℃)使其附着在铜管内壁。而经过烧结，拉拔态纯铜管自身也发生严重的晶粒长大。而严重粗化的热管组织，严重削弱了热管变形能力特别是成形后表面质量。目前在高端电子设备应用中，热管弯曲部位表面出现显著的“橘皮”状粗糙化现象。热管表面的起伏会影响贴合紧密度，形成间隙而降低传热，并且表面形成微裂纹容易发生氧化和腐蚀。因此，烧结热管的管壁组织与弯曲后表面质量成为一对制约因素，也限制了国产热管在高端电子设备中的应用。如何打破这种制约关系，制备出具有良好表面质量的热管材料及工艺方法是极为重要的科学问题和亟待解决的工业难题。

表面粗糙化缺陷的本质是多晶体金属材料在塑性变形过程中表面残留的不均匀的位移场，原表面的个别晶粒在塑性变形后发生位移超过了原有的平面，就会形成一定程度的表面粗糙化现象，严重时会形成宏观可见的“橘皮”状缺陷。引起表面粗糙化的因素可分为内因和外因，内因主要与材料的组织结构有关；外因主要与变形方式、工艺参数及摩擦条件等有关。对于热管来说，目前的烧结工艺难以避免，可采取在弯曲过程对热管进行加热，或采取多道次弯曲等方式降低表面粗糙化程度，然而会降低生产效率，提高成本。因此，本专利提出通过加入稀土元素对热管管壁组织进行调控的新思路来解决这一问题。

发明内容

针对现有技术问题，本发明的目的在于提供一种耐高温稀土热管坯及其制备方法，解决热管弯曲与压扁加工表面粗糙化问题，用于大规模批量化高表面质量热管材料的生产，并应用于制备5G通讯领域高端电子设备的散热材料。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种耐高温稀土热管坯的制备方法，所述方法包括如下步骤：

S1)熔炼保护：将电解铜板加热熔化，控制熔体温度，并增加熔化炉木炭覆盖厚度和铸造炉石墨鳞片覆盖厚度；

S2)洗炉，先采用氧化捞渣的办法降低熔化炉里P含量，然后，再通过加入纯铜进一步降低熔化炉、铸造炉里面的P含量；

S3)在线监控O、P含量，当其小于10ppm以下时，开始投加稀土中间合金，降低铜管牵引速度，提高铸造炉熔体温度，连续铸造铜管铸坯；

S4)通过ICP在线监测铸坯稀土含量；

S5)采用三辊行星轧制、联合拉拔、盘拉工序获得耐高温稀土热管坯。

进一步，所述S1)中木炭和石墨鳞片的厚度为50cm～80cm，二者之间质量比为1：1，石墨鳞片在下木炭在上，而且每隔1.5～2小时更换一次木炭。

进一步，所述S2)中的所述氧化捞渣降低P含量小于20ppm。

所述加纯铜稀释方法进一步降低P含量小于10ppm。