本發(fā)明涉及有色金屬加工技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電真空器件用無氧銅棒的生產(chǎn)工藝。
背景技術(shù)：
電真空器件在雷達(dá)通訊系統(tǒng)、電氣設(shè)備、成像器件和探測器件等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。電真空器件材料是電真空器件技術(shù)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，電真空器件的技術(shù)、指標(biāo)是否先進(jìn)，產(chǎn)品的質(zhì)量能否得到保證，除設(shè)計(jì)、制造工藝外，材料的性能也是一個(gè)重要因素，而且往往是決定性因素。
銅及銅合金具有高導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能，以及良好的延展性，易于加工等特點(diǎn)，而且真空密封性能優(yōu)異，即使很薄也不會漏氣，這對電真空器件尤為重要。另外，它還具有優(yōu)異的焊接性能，幾乎所有液態(tài)焊料都能良 好地對其表面進(jìn)行潤濕，而無須鍍鎳。因此，銅及銅合金是電真空器件廣泛采用的金屬之一。
電真空器件用無氧銅棒一般采用以下生產(chǎn)工藝方法：
真空爐熔煉—鑄錠—加熱—擠壓—拉拔—分切
傳統(tǒng)的電真空器件用無氧銅棒生產(chǎn)工藝存在投資規(guī)模大、成材率低、產(chǎn)品長度有限、生產(chǎn)效率低、能耗大、產(chǎn)品氧含量不穩(wěn)定等缺點(diǎn)。
中國專利CN200910154705.8提供了一種高純高導(dǎo)無氧銅棒的加工工藝，由于在擠壓過程中擠壓比較小，銅棒的致密度不足，在銅棒后續(xù)的加工過程中容易在表面產(chǎn)生氣泡，不能滿足電真空器件的使用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有生產(chǎn)工藝存在的不足，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種電真空器件用無氧銅棒的生產(chǎn)工藝。利用該工藝生產(chǎn)的電真空器件用無氧銅棒具有氧含量低、焊接性能優(yōu)異、塑性加工性能高、導(dǎo)電性能高、表面質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)，而且該工藝流程短、高效、節(jié)能。
為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：
上引連鑄—連續(xù)擠壓—銑面—拉拔—分切
本發(fā)明的技術(shù)方案是：
1.上引連鑄
以高純陰極銅為原料，將高純陰極銅預(yù)熱烘干后在熔煉裝置中進(jìn)行熔化，采用木炭及石墨鱗片覆蓋銅液表面，采用牽引機(jī)組上引銅桿。
所述的上引連鑄銅桿的成分組成為：Cu+Ag≥99.99%， O≤0.0003%。
進(jìn)一步設(shè)置為：結(jié)晶器出水溫度控制在35℃～40℃，熔煉爐的溫度為1166℃~1170℃，采用烘干的木碳覆蓋，保證熔煉爐的還原氣氛；木炭粒度為20mm~28mm，覆蓋厚度160mm~180mm。保溫爐的溫度為1156℃~1160℃，采用石墨磷片覆蓋，其覆蓋厚度50mm~60mm。
熔煉裝置包括熔煉爐、保溫爐，在熔化爐與保溫爐之間設(shè)有隔倉，熔化爐、隔倉和保溫爐之間通過流溝相連，流溝高出爐底200mm，可促進(jìn)銅液流動的均勻性，可以起到除渣的效果。在隔倉內(nèi)安裝有在線除氣裝置，通過在線除氣裝置向銅液內(nèi)充入99.996%的惰性氣體，并通過受控的旋轉(zhuǎn)石墨軸和轉(zhuǎn)子，將計(jì)量的惰性氣體壓入銅液中并打散成微小氣泡，使其均勻的分散在銅液中，從而達(dá)到除氣、脫氧的目的，氣源出口壓力0.25MPa，流量0.8Nm3/h，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速控制在220~250r/min。
用牽引機(jī)組離合式真空上引銅桿，然后銅桿進(jìn)入收線裝置。引桿速度250～280mm/min，引桿直徑Ф35mm，冷卻循環(huán)出水溫度35℃～40℃。
制備的無氧銅桿純度為Cu+Ag≥99.99%、氧含量小于0.0003%、導(dǎo)電率≥101.5%IACS。
2.連續(xù)擠壓
以步驟1制備的無氧銅桿為原料，采用連續(xù)擠壓機(jī)組制備無氧銅棒，連續(xù)擠壓機(jī)轉(zhuǎn)速為3-3.5r/min。擠壓輪與腔體的間隙值為1.0-1.1mm。
無氧銅棒在擴(kuò)展擠壓裝置中擠壓成型，擴(kuò)展擠壓裝置包括一級導(dǎo)流模具11、二級導(dǎo)流模具12、通道模具13、一級阻流模具14、二級阻流模具15、成型模具16等組成。
一級導(dǎo)流模具11和二級導(dǎo)流模具12為圓形導(dǎo)流截面，一級導(dǎo)流角21的角度為130°~150°，二級導(dǎo)流角22的角度為30°~70°。
一級阻流模具14和二級阻流模具15為圓形阻流截面，一級阻流角23的角度為20°~50°，二級阻流角24的角度為50°~80°。
通道模具13安裝在一級阻流模具14和二級導(dǎo)流模具12之間，通道模具13的厚度大于25mm。通道模具13的直徑H1是成型模具16直徑H2的1.5~2倍，即H1=（1.5~2）H2。成型模具16的定徑帶長度為10~15mm。
3. 銑面
將連續(xù)擠壓制備的無氧銅棒進(jìn)行銑面切削，將銅棒表面疏松的組織進(jìn)行銑面去除、切削，無氧銅棒外表面銑面的厚度為0.2~1.0mm。
4.拉拔
采用液壓拉拔機(jī)對無氧銅棒進(jìn)行拉伸變形，進(jìn)行一道次拉伸變形，拉伸變形系數(shù)為1.15，拉拔模具的模角范圍為7°，拉拔模具的?？坠ぷ鲙чL度為7mm。拉拔后銅棒的抗拉強(qiáng)度為275～285MPa，延伸率為10%～15%。
5.分切
采用分切設(shè)備按照客戶合同要求長度對無氧銅棒進(jìn)行分切。
采用上述技術(shù)方案，具有以下優(yōu)勢：
1.采用高純陰極銅為原料， Cu+Ag≥99.99%、氧含量小于0.0003%、導(dǎo)電率≥101.5%IACS。
2.采用銑面工藝，將連續(xù)擠壓表面疏松的組織進(jìn)行切削去除，同時(shí)進(jìn)行大擠壓比進(jìn)行擴(kuò)展變形，采用拉伸變形，銅棒致密度高。
3.本發(fā)明流程短、高效、節(jié)能。本發(fā)明與傳統(tǒng)工藝相比節(jié)省了鑄錠加熱、熱擠壓等工序，有益效果是節(jié)約能耗50%以上，成材率達(dá)到80%以上。
附圖說明：
圖1為本發(fā)明所述的擴(kuò)展擠壓裝置的結(jié)構(gòu)示意圖：
圖中：11 為一級導(dǎo)流模具；12為二級導(dǎo)流模具；13 為通道模具；14 為一級阻流模具；15 為二級阻流模具；16 為成型模具；21為一級導(dǎo)流角；22為二級導(dǎo)流角；23為一級阻流角；24 為二級阻流角。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于此。
實(shí)施例1
本實(shí)施例1一種電真空器件用無氧銅棒的生產(chǎn)工藝包括如下步驟：
上引連鑄—連續(xù)擠壓—銑面—拉拔—分切
具體的步驟為：
1.上引連鑄
以高純陰極銅為原料，將高純陰極銅預(yù)熱烘干后在熔煉裝置中進(jìn)行熔化，采用木炭及石墨鱗片覆蓋銅液表面，采用牽引機(jī)組上引銅桿。
進(jìn)一步設(shè)置為：結(jié)晶器出水溫度控制在35℃～40℃，熔煉爐的溫度為1170℃，采用烘干的木碳覆蓋，保證熔煉爐的還原氣氛；木炭粒度為20mm，覆蓋厚度180mm。保溫爐的溫度為1160℃，采用石墨磷片覆蓋，其覆蓋厚度60mm。
熔煉裝置包括熔煉爐、保溫爐，在熔化爐與保溫爐之間設(shè)有隔倉，熔化爐、隔倉和保溫爐之間通過流溝相連，流溝高出爐底200mm，可促進(jìn)銅液流動的均勻性，可以起到除渣的效果。在隔倉內(nèi)安裝有在線除氣裝置，通過在線除氣裝置向銅液內(nèi)充入99.996%的惰性氣體，并通過受控的旋轉(zhuǎn)石墨軸和轉(zhuǎn)子，將計(jì)量的惰性氣體壓入銅液中并打散成微小氣泡，使其均勻的分散在銅液中，從而達(dá)到除氣、脫氧的目的，氣源出口壓力0.25MPa，流量0.8Nm3/h，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速控制在250r/min。
用牽引機(jī)組離合式真空上引銅桿，然后銅桿進(jìn)入收線裝置。引桿速度260mm/min，引桿直徑Ф35mm，冷卻循環(huán)出水溫度35℃～40℃。
制備的無氧銅桿純度為Cu+Ag為99.995%、氧含量0.0002%、導(dǎo)電率為101.6%IACS。
2.連續(xù)擠壓
以步驟1制備的無氧銅桿為原料，采用連續(xù)擠壓機(jī)組擠壓無氧銅棒，連續(xù)擠壓機(jī)轉(zhuǎn)速為3r/min。擠壓輪與腔體的間隙值為1.1mm。
無氧銅棒在擴(kuò)展擠壓裝置中擠壓成型，擴(kuò)展擠壓裝置如圖1所示，包括一級導(dǎo)流模具11、二級導(dǎo)流模具12、通道模具13、一級阻流模具14、二級阻流模具15、成型模具16等組成。
一級導(dǎo)流模具11和二級導(dǎo)流模具12為圓形導(dǎo)流截面，一級導(dǎo)流角21的角度為150°，二級導(dǎo)流角22的角度為50°。
一級阻流模具14和二級阻流模具15為圓形阻流截面，一級阻流角23的角度為25°，二級阻流角24的角度為50°。
通道模具13安裝在一級阻流模具14和二級導(dǎo)流模具12之間，通道模具13的厚度35mm。通道模具13的直徑H1是成型模具16直徑H2的2倍，成型模具16的定徑帶長度為10mm。
3. 銑面
將連續(xù)擠壓的銅棒進(jìn)行銑面切削，將銅棒表面疏松的組織進(jìn)行銑面去除，無氧銅棒外表面銑面的厚度為0.5mm。
4.拉拔
采用液壓拉拔機(jī)對無氧銅棒進(jìn)行拉伸變形，進(jìn)行一道次拉伸變形，拉伸變形系數(shù)為1.15，拉拔模具的模角范圍為7°，拉拔模具的?？坠ぷ鲙чL度為7mm。拉拔后銅棒的抗拉強(qiáng)度為275～285MPa，延伸率為10%～15%。
5.分切
采用分切設(shè)備按照客戶合同要求尺寸對無氧銅棒進(jìn)行分切。
性能測試及分析
通過本領(lǐng)域公知的技術(shù)對實(shí)施例1進(jìn)行性能測試，并對測試結(jié)果進(jìn)行分析，得出如下結(jié)論：實(shí)施例1生產(chǎn)的電真空器件用無氧銅棒各項(xiàng)性能優(yōu)異，完全滿足使用，Cu+Ag為99.995%、氧含量0.0002%、導(dǎo)電率為101.6%IACS；抗拉強(qiáng)度為275～285MPa，延伸率為10%～15%。
上述實(shí)施例僅用于解釋說明本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思，而非對本發(fā)明權(quán)利保護(hù)的限定，凡利用此構(gòu)思對本發(fā)明進(jìn)行非實(shí)質(zhì)性的改動，均應(yīng)落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。