磁控管用無氧銅管的製備方法
2023-05-29 06:27:21 1
專利名稱：磁控管用無氧銅管的製備方法
技術領域：
本發明涉及一種磁控管用無氧銅管的製備方法，屬於有色金屬加工技術領域。
背景技術：
微波爐的基本原理是利用磁控管將電能轉換成微波能量，達到加熱食物的目的， 因此磁控管作為微波爐的心臟，是由高精度、高純度無氧銅管制成，過去大多依賴進口，並且進口價格高昂，打破國產微波爐生產瓶頸，探索磁控管用無氧銅管生產新工藝、新方法， 達成無氧銅管的工程化生產，提高無氧銅管生產效率及品質的研究成為熱點。傳統的生產工藝大多採用立式半連續鑄造或水平連續鑄造一擠壓一軋制一拉伸的工藝。立式半連鑄其熔爐工藝採用「下引澆鑄」的方法，在澆鑄時銅液有與氧接觸的機會， 故對氧含量不能得到控制；水平連鑄，其熔煉和鑄造過程分別在兩臺單體電爐上進行，熔體在轉爐時也有與氧接觸的機會，而且金屬損失也大。因此這二種工藝含氧量較高，電阻較大，影響導電率，對產品的品質帶來影響。中國專利200910152606. 6公開了一種上引連鑄生產黃銅管坯的方法，其採用上引連鑄的方式來降低金屬的損失，提高產能，但是其也僅採用木炭層來隔絕銅業與氧氣的接觸，生產的銅管的氧含量仍很高，不能滿足磁控管的使用需求。
發明內容
本發明的目的在於克服上述不足，提供一種含氧量低、導電優良、成品率高、金屬損失少的磁控管用無氧銅管的製備方法。本發明的目的是這樣實現的
一種磁控管用無氧銅管的製備方法，所述無氧銅管材料中銅+銀含量> 99. 97%，氧含量< 0. 001%，其製備方法包括以下工藝步驟
步驟一、熔煉將1#高純陰極銅置於有芯工頻感應電爐內，升爐溫熔化成銅液，加入質量分數為0. 010% 0. 016%的鑭，鑭作為脫氧劑加入銅液不僅能起到脫氧的作用，還能脫硫，並與銅液中的雜質鉛、鉍等形成高熔點化合物，呈細小的球形質點均布於晶粒內，細化晶粒，含0.01% 0. 15%的鑭能提高無氧銅的高溫塑性，對銅的力學性能、電導率、抗軟化溫度均有改善，但為使鑭元素的加入不影響磁控管用無氧銅管對銅含量的要求，特選擇加入的質量分數為0. 010% 0. 016% ;並保持銅液溫度1170°C ±10°C，銅液表面覆蓋木炭層，木炭層厚度為100-120_，使銅液始終與氧隔離。銅原料要求使用1#高純陰極銅，表面乾淨， 無開花粒子，單張銅板銅豆比例小於5%的表面積，銅綠務必除淨，切除四邊，結構緻密。用木炭層隔離的目的是保溫、脫氧、防止吸氣等，防止氧化和產生還原氣體。木炭作為銅液直接接觸的覆蓋劑，要求耐燃燒，灰少，含水小於1%，用前嚴格烘烤除水及有機揮發物，並密封乾燥備用。木炭粒度為40-60mm，木炭必須經煅燒處理，最好用硬炸木煅燒製成。硬炸木煅燒製成的木炭具備抗燒、灰傷極少，引制的無氧銅空心坯料不易夾灰和含氧量極低等優點； 步驟二、上引連鑄將有蕊石墨結晶器直接伸入銅液內，伸入銅液深度為20-30mm，有蕊石墨結晶器採用水隔套感應冷卻，銅液在有蕊石墨結晶器內凝結成固體，固體上端用牽伸機構牽伸製成無氧銅空心坯料。此上引連鑄可採用多個結晶器，一次牽引多個無氧銅空心還料，提聞生廣效率；
步驟三、精密冷軋將步驟二所得無氧銅空心坯料經過矯直，彎曲度< 5mm/m，坯料內外表面用壓縮空氣吹掃，不應有鋸切銅屑及其它髒物，管坯內外表面應無起皮、裂紋、深溝、 等缺陷。然後置於精密冷軋機上軋制，提高無氧銅的綜合力學性能，使晶粒細化，從而使強度得到提高，改善韌性。並利用軋制加工率高的優點，一次製成磁控管用無氧銅母管，簡化生產工藝過程，降低生產成本。軋制工藝參數送進量3-5mm/次，控制速度60-80mm/分鐘； 步驟四、再結晶為使磁控管用無氧銅管得到更加優良產品性能和加工性能，將步驟三所得無氧銅母管置於真空退火內進行再結晶真空退火，退火溫度在205°C ±20°C (退火時間2小時)。經再結晶後，金屬的強度、硬度顯著下降，塑性、韌性大大提高，加工硬化狀態消失，內應力完全消除，金屬的性能又重新復原到冷變形之前的狀態；
步驟五、冷拔成型將步驟四所得再結晶後的無氧銅母管置於拉拔機上冷拔成型，製成磁控管用無氧銅管成品；
步驟六、精整將步驟五所得磁控管用無氧銅管成品進行矯直、定尺、研磨、拋光、去汙等處理，使內外表面光潔，並去除表面的碳殘渣。所得成品粗糙度8um以下，彎曲度O. 8mm 以下，尺寸公差外徑±0. 05mm,內徑-0/+0. 04臟，壁厚±0. 07mm。由於本發明採用「上引連鑄、水隔冷卻」的方法，在連鑄時銅液沒有與氧接觸的機會，故對氧含量能得到控制。本發明無氧銅管主要用於微波爐磁控管。其主要技術指標是
一、材質銅+銀含量>99. 97%，氧含量< O. 001% ；
二、機械性能
維氏硬度HVl. O彡80 抗拉強度Rm彡315 MPa 屈服強度RpO. 2彡275 MPa 導電率 IACS (20°C)彡 98 ；
三、表面粗糙度8um以下；
四、磁控管用無氧銅管產品規格為
外徑39mm壁厚2· Omm內徑35mm。與傳統的無氧銅管制備方法相比，本發明具有如下優點
1、含銅量純，比普通銅管純O.08% ;氧含量低，氧含量< O. 001% ；
2、木炭層，含水量、粒度進行控制，進一步隔絕氧氣；
3、由於鑭的加入，使得無氧銅管電阻較小，導電性能好，比普通銅管高1%；
4、表面粗糙度優良，無碳殘渣，易於焊接；
5、上引連鑄可採用多個結晶器，一次牽引多個無氧銅空心坯料，並且生產工藝短，生產效率高；加工過程中產生的廢舊邊角料少,成材率得到提高。從而降低了生產成本和能耗。
具體實施例方式實施例I :
步驟一、熔煉將優選的1#高純陰極銅置於有芯工頻感應電爐內，升爐溫熔化成銅液，加入質量分數為0. 012%的鑭，並保持銅液溫度1160°C，銅液表面覆蓋精選的木炭層，木炭粒度為45mm，木炭層厚度為100mm，使銅液始終與氧隔離；
步驟二、上引連鑄將有蕊石墨結晶器直接伸入銅液內，伸入銅液深度為23mm，有蕊石墨結晶器採用水隔套感應冷卻，銅液在有蕊石墨結晶器內凝結成固體，固體上端用牽伸機構牽伸製成無氧銅空心坯料。此上引連鑄可採用6個結晶器，一次牽引6個無氧銅空心坯料；
步驟三、精密冷軋將步驟二所得無氧銅空心坯料經過矯直，彎曲度< 5mm/m，坯料內外表面用壓縮空氣吹掃，不應有鋸切銅屑及其它髒物，管坯內外表面應無起皮、裂紋、深溝、 等缺陷。然後置於精密冷軋機上軋制，提高無氧銅的綜合力學性能，使晶粒細化，從而使強度得到提高，改善韌性。軋制工藝參數送進量3mm/次，控制速度65mm/分鐘；
步驟四、再結晶為使磁控管用無氧銅管得到更加優良產品性能和加工性能，將步驟三所得無氧銅母管置於真空退火內進行再結晶真空退火，退火溫度在190°C (退火時間2小時)；
步驟五、冷拔成型將步驟四所得再結晶後的無氧銅母管置於拉拔機上冷拔成型，製成磁控管用無氧銅管成品；
步驟六、精整將步驟五所得磁控管用無氧銅管成品進行矯直、定尺、研磨、拋光、去汙等處理，使內外表面光潔，並去除內表面的碳殘渣。所得成品粗糙度為7um，彎曲度為
0.6mm,尺寸公差外徑土 0. 04mm,內徑-0/+0. 03mm,壁厚 ± 0. 05mm。主要技術指標
1、材質銅+銀含量99.975%，氧含量:0. 0005% ；
2、維氏硬度HV1.0:105
3、抗拉強度Rm:395 MPa
4、屈服強度RpO. 2 :315 MPa
5、導電率IACS (20。。) :110。實施例2:
步驟一、熔煉將優選的1#高純陰極銅置於有芯工頻感應電爐內，升爐溫熔化成銅液， 加入質量分數為0. 013%的鑭，並保持銅液溫度1170°C，銅液表面覆蓋精選的木炭層，木炭粒度為50mm，木炭層厚度為110mm，使銅液始終與氧隔離；
步驟二、上引連鑄將有蕊石墨結晶器直接伸入銅液內，伸入銅液深度為25mm，有蕊石墨結晶器採用水隔套感應冷卻，銅液在有蕊石墨結晶器內凝結成固體，固體上端用牽伸機構牽伸製成無氧銅空心坯料。此上引連鑄可採用6個結晶器，一次牽引6個無氧銅空心坯料；
步驟三、精密冷軋將步驟二所得無氧銅空心坯料經過矯直，彎曲度< 5mm/m，坯料內外表面用壓縮空氣吹掃，不應有鋸切銅屑及其它髒物，管坯內外表面應無起皮、裂紋、深溝、 等缺陷。然後置於精密冷軋機上軋制，提高無氧銅的綜合力學性能，使晶粒細化，從而使強度得到提高，改善韌性。軋制工藝參數送進量5mm/次，控制速度70mm/分鐘；
步驟四、再結晶為使磁控管用無氧銅管得到更加優良產品性能和加工性能，將步驟三所得無氧銅母管置於真空退火內進行再結晶真空退火，退火溫度在210°C (退火時間2小時)；步驟五、冷拔成型將步驟四所得再結晶後的無氧銅母管置於拉拔機上冷拔成型，製成磁控管用無氧銅管成品；
步驟六、精整將步驟五所得磁控管用無氧銅管成品進行矯直、定尺、研磨、拋光、去汙等處理，使內外表面光潔，並去除內表面的碳殘渣。所得成品粗糙度為6um，彎曲度為 O. 5mm，尺寸公差外徑 ±0. 03mm,內徑-0/+0. 03mm，壁厚 ±0. 03mm。主要技術指標
1、材質銅+銀含量99.973%，氧含量0. 0006% ；
2、維氏硬度HV1.0:108
3、抗拉強度Rm390 MPa
4、屈服強度RpO. 2 :310 MPa
5、導電率IACS (20。。) 105o實施例3:
步驟一、熔煉將優選的1#高純陰極銅置於有芯工頻感應電爐內，升爐溫熔化成銅液， 加入質量分數為O. 015%的鑭，並保持銅液溫度1180°c，銅液表面覆蓋精選的木炭層，木炭粒度為55mm，木炭層厚度為120mm，使銅液始終與氧隔離；
步驟二、上引連鑄將有蕊石墨結晶器直接伸入銅液內，伸入銅液深度為28mm，有蕊石墨結晶器採用水隔套感應冷卻，銅液在有蕊石墨結晶器內凝結成固體，固體上端用牽伸機構牽伸製成無氧銅空心坯料。此上引連鑄可採用6個結晶器，一次牽引6個無氧銅空心坯料；
步驟三、精密冷軋將步驟二所得無氧銅空心坯料經過矯直，彎曲度< 5mm/m，坯料內外表面用壓縮空氣吹掃，不應有鋸切銅屑及其它髒物，管坯內外表面應無起皮、裂紋、深溝、 等缺陷。然後置於精密冷軋機上軋制，提高無氧銅的綜合力學性能，使晶粒細化，從而使強度得到提高，改善韌性。軋制工藝參數送進量4mm/次，控制速度75mm/分鐘；
步驟四、再結晶為使磁控管用無氧銅管得到更加優良產品性能和加工性能，將步驟三所得無氧銅母管置於真空退火內進行再結晶真空退火，退火溫度在225°C (退火時間2小時)；
步驟五、冷拔成型將步驟四所得再結晶後的無氧銅母管置於拉拔機上冷拔成型，製成磁控管用無氧銅管成品；
步驟六、精整將步驟五所得磁控管用無氧銅管成品進行矯直、定尺、研磨、拋光、去汙等處理，使內外表面光潔，並去除內表面的碳殘渣。所得成品粗糙度為7um，彎曲度為
O.6mm，尺寸公差外徑 ±0. 03mm,內徑-0/+0. 02mm，壁厚 ±0. 02mm。主要技術指標
1、材質銅+銀含量99.976%，氧含量0. 0005% ；
2、維氏硬度HV1.0:107
3、抗拉強度Rm400 MPa
4、屈服強度RpO. 2 320 MPa
5、導電率IACS (20°C) 115o
權利要求
1.一種磁控管用無氧銅管的製備方法，其特徵在於，所述無氧銅管材料中銅+銀含量 ^ 99. 97%，氧含量< O. 001%，其製備方法包括以下工藝步驟步驟一、熔煉將1#高純陰極銅置於有芯工頻感應電爐內，升爐溫熔化成銅液，加入質量分數為O. 010% O. 016%的鑭，並保持銅液溫度1170°C 土 10°C，銅液表面覆蓋木炭層，木炭層厚度為100_120mm，木炭粒度為40_60mm ；步驟二、上引連鑄將有蕊石墨結晶器直接伸入銅液內，伸入銅液深度為20-30mm，有蕊石墨結晶器採用水隔套感應冷卻，銅液在有蕊石墨結晶器內凝結成固體，固體上端用牽伸機構牽伸製成無氧銅空心還料；步驟三、精密冷軋將步驟二所得無氧銅空心坯料經過矯直，彎曲度< 5mm/m，坯料內外表面用壓縮空氣吹掃，然後置於精密冷軋機上軋制，軋制工藝參數送進量3-5_/次，控制速度60_80mm/分鐘；步驟四、再結晶將步驟三所得無氧銅母管置於真空退火內進行再結晶真空退火，退火溫度在205°C ±20°C，退火時間2小時；步驟五、冷拔成型將步驟四所得再結晶後的無氧銅母管置於拉拔機上冷拔成型，製成磁控管用無氧銅管成品；步驟六、精整將步驟五所得磁控管用無氧銅管成品進行矯直、定尺、研磨、拋光、去汙處理，得成品。
2.根據權利要求I所述的一種磁控管用無氧銅管的製備方法，其特徵在於所述上引連鑄採用多個結晶器，一次牽引多個無氧銅空心坯料。
3.根據權利要求I所述的一種磁控管用無氧銅管的製備方法，其特徵在於所述木炭經煅燒處理，含水小於1%。
4.根據權利要求I所述的一種磁控管用無氧銅管的製備方法，其特徵在於所述木炭採用硬炸木煅燒製成。
全文摘要
本發明涉及一種磁控管用無氧銅管的製備方法。其特徵在於，所述無氧銅管材料中銅+銀含量≥99.97%，氧含量≤0.001%，其製備方法包括以下工藝步驟步驟一、熔煉將1#高純陰極銅置於有芯工頻感應電爐內，升爐溫熔化成銅液，加入質量分數為0.010%～0.016%的鑭，並保持銅液溫度1170℃±10℃，銅液表面覆蓋木炭層，木炭層厚度為100-120mm，木炭粒度為40-60mm；步驟二、上引連鑄；步驟三、精密冷軋；步驟四、再結晶；步驟五、冷拔成型；步驟六、精整。其含氧量低、導電優良、成品率高、金屬損失少。
文檔編號B22D11/00GK102605192SQ20121006257
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月12日 優先權日2012年3月12日
發明者常正偉, 趙敏傑 申請人:江陰新華宏銅業有限公司