CN101100721A

CN101100721A - Ni29Co18定膨胀合金及其制备方法

Info

Publication number: CN101100721A
Application number: CNA2007100254262A
Authority: CN
Inventors: 温东平
Original assignee: CHANGSHU LIONY METALS Co Ltd
Current assignee: CHANGSHU LIONY METALS Co Ltd
Priority date: 2007-07-30
Filing date: 2007-07-30
Publication date: 2008-01-09

Abstract

一种Ni29Co18定膨胀合金及其制备方法，属于定膨胀封接用合金材料技术领域。其化学成分的重量百分比为：C＜0.013％、P＜0.013％、S＜0.01％、Mn＜0.20％、Si＜0.20％、Al＜0.003％、Cu＜0.10％、Cr＜0.11％、Mo＜0.10％、Ni28.7-29.3％、Co17-17.5％、余为Fe。其步骤为：选取Ni、Co、Fe原料，并对所选取的原料进行预处理，得到冶炼料；将冶炼料按重量比投入炉内进行熔炼、精炼、保护隔离，得到浇注料；将浇注料浇注到锭模中并保温，冷却后脱模，得到母锭；对母锭进行热加工，得到坯材；对坯材料进行冷加工，得到带状或丝状或管状的Ni29Co18定膨胀合金。优点：纯洁度高、组织结构稳定性好、封接或焊接性理想；能保障定膨胀合金的组织结构稳定性和封接效果及焊接性能。

Description

Ni29Co18定膨胀合金及其制备方法

技术领域

本发明属于定膨胀封接用合金材料技术领域，具体涉及一种Ni29Co18定膨胀合金，并且还涉及这种定膨胀合金的制备方法，该合金具有精准的化学成份和良好的组织结构稳定性以及优异的焊接性能，用于电器元件与玻璃或与陶瓷进行匹配封接。

背景技术

定膨胀合金在一定的温度范围内具有恒定的热膨胀系数，可与相应的软玻璃进行匹配封接、表面镀银后还可与陶瓷例如Al2O3陶瓷封接、制作电子真空封接件。属于定膨胀合金范畴的公知的牌号如4J6、4J29、4J33、4J44、4J46、4J47、4J49等等、等等。

目前在电真空产品生产行业和电子通信产品生产行业中，对于真空管的封接和石英晶体谐振器的封接引线通常采用4J29合金材料制作，该产品要求合金材料具有良好的封接效果和焊接性能。但是由于目前市售的4J29合金材料因纯度和组织结构稳定性不甚理想，导致产品的封接和焊接性能都比较低，影响真空管的封接稳定性，石英晶体谐振器的封接引线合格率低，普遍仅在80-83％左右。鉴此，业界希望有一种纯度、组织结构稳定性、焊接性更为理想的定膨胀合金来替代传统的4J29合金材料。

发明内容

本发明的任务在于提供一种纯度高、组织结构稳定性好、封接性能理想的Ni29Co18定膨胀合金。

本发明的任务还在于提供一种Ni29Co18定膨胀合金的制备方法，该方法能保障定膨胀合金改善组织结构稳定性和封接效果及焊接性能。

本发明的任务是这样来完成的，一种Ni29Co18定膨胀合金，其化学成份的重量百分比为：C＜0.013％、P＜0.013％、S＜0.01％、Mn＜0.20％、Si＜0.20％、Al＜0.003％、Cu＜0.10％、Cr＜0.11％、Mo＜0.10％、Ni28.7-29.3％、Co17-17.5％、余为Fe。

一种Ni29Co18定膨胀合金的制备方法，它包括以下步骤：

A)选料，选取Ni、Co、Fe原料，并对所选取的Ni、Co、Fe原料进行预处理，得到冶炼料；

B)冶炼，将冶炼料按重量比投入炉内依次进行熔炼、精炼、保护隔离，得到浇注料；

C)浇注，将浇注料浇注到锭模中并且保温，冷却后脱模，得到母锭；

D)热加工，对母锭进行热加工，得到坯材；

E)冷加工，对坯材料进行冷加工，得到适于封接或焊接用的带状或丝状或管状的Ni29Co18定膨胀合金。

在本发明的一个实施例中，步骤A)中所述的选取Ni、Co、Fe原料为分别选取1^#电解镍、1^#电解钴、纯铁，所述的预处理包括对所选的1^#电解镍、1^#电解钴、纯铁分制作烘烤除气、分选切割以及除锈。

在本发明的另一个实施例中，所述的烘烤除气的烘烤温度为190-210℃、时间为150-200min，所述的分选切割为将所选取的1^#电解镍、1^#电解钴、纯铁裁切至得以入炉的规格尺寸，所述的除锈为对1^#电解镍、1^#电解钴的除锈时间为≥180min，对纯铁的除锈时间为≥150min。

在本发明的还一个实施例中，步骤B)中所述的熔炼为真空中频感应炉熔炼，真空度为小于2Pa，所述的精炼为待熔炼将原料熔化后进一步抽真空至真空度小于0.5Pa，并且对合金液进行实时测定以调整化学成份，所述的保护隔离为在精炼后期向真空中频感应炉中冲入氩气对合金材料母金属液进行保护隔离。

在本发明的又一个实施例中，步骤B)中所述的重量比为Ni∶Co∶Fe＝1-1.5∶1∶3-4。

在本发明的再一个实施例中，步骤C)中所述的浇注为真空冲氩保护状态下的浇注。

在本发明的进而一个实施例中，步骤C)中所述的保温的时间为8-12h。

在本发明的又进而一个实施例中，步骤D)中所述的对母锭进行热加工为对母锭锻造、热轧、热穿孔中的任意一种热加工。

在本发明的还进而一个实施例中，步骤E)中所述的对坯材进行冷加工为对坯材冷轧、拉拨、旋压中的任意一种冷加工。

本发明公开的Ni29Co18定膨胀合金的化学成份精准、杂质含量显著低于4J29，例如，碳＜0.013％、硅＜0.20％、硫＜0.013％、锰＜0.20％、磷＜0.013％，因此纯洁度高、组织结构稳定性好、封接或焊接性理想；推荐的制备方法能保障定膨胀合金的组织结构稳定性和封接效果及焊接性能。

具体实施方式

实施例1：

以供中国上海市雪琪金属材料有限公司的360kgNi29Co18定膨胀合金丝材为例

A)选料，从市场购取由中国金川公司销售的1^#电解镍板，剪切至500kg真空中频感应炉加料要求的规格尺寸，投入到除锈设备中除锈215min，然后投入烘烤电炉中烘烤180min，烘烤温度为200℃，藉以去除水分和扩散去气，和，从市场购取同样由中国金川公司销售的1^#电解钴板，剪切至500kg真空中频感应炉加料要求的规格尺寸，投入到除锈设备中除锈215min，然后投入烘烤电炉中烘烤180min，烘烤温度为200℃，去除水分和扩散去气，及，购取由中国上海宝钢集团产的纯铁，切割至500kg真空中频感应炉加料要求的规格尺寸，投入到除锈设备中除锈180min，然后投入烘烤电炉中烘烤180min，烘烤温度为200℃，去除水分和扩散去气，得到冶炼料；

B)冶炼，将由步骤A)所得到的冶炼料即镍板(Ni)150kg、钴板(Co)100kg、纯铁(Fe)300kg投入到500kg真空中频感应炉中，在投料前应清理炉膛，按材料大小和Fe、Ni、Co顺序由下高温区开始装料或称填装，装料时应装严实，上松下实，以防止在真空熔炼段出现搭桥现象，造成生产事故，装料完毕，合盖进行预抽真空，进入熔炼，待真空度达到熔炼要求，进入精炼阶段，开启增压泵，抽真空至真空度＜0.5Pa，并对炉内合金材料母金属液进行实时监控，对元素成份进行调整，精炼后期通过通氩装置冲入氩气进行合金材料母金属液保护，以使合金材料具有优异的高纯洁度和极低的气体含量，得到浇注料，经对浇注料监测得元素成份为：C 0.007％、P 0.008％、S 0.008％、Mn 0.18％、Si 0.14％、Al＜0.003％、Cu 0.007％、Cr 0.038％、Mo 0.002％、Ni 29.07％、Co 17.14％、余量为Fe；

C)浇注，对由步骤B)所得到的并且温度达1550℃的浇注料在保证真空冲氩状态下进行浇注，期间控制浇注速度，到浇注后期进行补缩，并实施合金材料的锭模持续保温8h，使合金材料的金属晶体组织结构在较长的时间内进行组织结构的组合，拥有极其稳定的组织结构，然冷却后脱模，并进行母锭表面整理，得到母锭；

D)热加工，用热加工工艺对由步骤C)所得到的母锭锻造成直径100mm的棒材，或者热轧成直径55mm的棒材，并进行表面处理，得到坯材；

E)冷加工，用拉丝工艺将由步骤D)所得到的坯材拉成直径0.6mm的丝材，即得到360kg适于焊接用的丝状的Ni29Co18定膨胀合金。

由本实施例所得到的Ni29Co18定膨胀合金丝材送中国上海材料研究所检测中心进行化学成份检测如下：C 0.007％、P 0.008％、S 0.008％、Mn0.18％、Si 0.14％、Al＜0.003％、Cu 0.007％、Cr 0.037％、Mo 0.002％、Ni 29％、Co 17.16％、余为Fe。又，送中国上海宝钢特殊钢分公司检测，定膨胀性能合格，用户反馈，该合金材料封接效果理想，焊接质量提高，与采用4J29相比，产品合格率提高12％，即合格率达97％。

实施例2：

以供中国上海市麦航电子有限公司的452kgNi29Co18定膨胀合金薄带为例

A)选料，从市场购取由中国金川公司销售的1^#电解镍板，剪切至500kg真空中频感应炉加料要求的规格尺寸，投入到除锈设备中除锈200min，然后投入烘烤电炉中烘烤200min，烘烤温度为195℃，藉以去除水分和扩散去气，和，从市场购取同样由中国金川公司销售的1^#电解钴板，剪切至500kg真空中频感应炉加料要求的规格尺寸，投入到除锈设备中除锈200min，然后投入烘烤电炉中烘烤200min，烘烤温度为195℃，去除水分和扩散去气，及，购取由中国上海宝钢集团产的纯铁，切割至500kg真空中频感应炉加料要求的规格尺寸，投入到除锈设备中除锈160min，然后投入烘烤电炉中烘烤200min，烘烤温度为195℃，去除水分和扩散去气，得到冶炼料；

B)冶炼，将由步骤A)所得到的冶炼料即镍板(Ni)200kg、钴板(Co)200kg、纯铁(Fe)400kg投入到500kg真空中频感应炉中，在投料前应清理炉膛，按材料大小和Fe、Ni、Co顺序由下高温区开始装料或称填装，装料时应装严实，上松下实，以防止在真空熔炼段出现搭桥现象，造成生产事故，装料完毕，合盖进行预抽真空，进入熔炼，待真空度达到熔炼要求，进入精炼阶段，开启增压泵，抽真空至真空度＜0.5Pa，并对炉内合金材料母金属液进行实时监控，对元素成份进行调整，精炼后期通过通氩装置冲入氩气进行合金材料母金属液保护，以使合金材料具有优异的高纯洁度和极低的气体含量，得到浇注料，经对浇注料监测得元素成份为：C 0.012％、P 0.011％、S 0.008％、Mn 0.18％、Si 0.17％、Al＜0.002％、Cu 0.011％、Cr 0.10％、Mo 0.008％、Ni 29.03％、Co 17.15％、余量为Fe；

C)浇注，对由步骤B)所得到的并且温度达1550℃的浇注料在保证真空冲氩状态下进行浇注，期间控制浇注速度，到浇注后期进行补缩，并实施合金材料的锭模持续保温12h，使合金材料的金属晶体组织结构在较长的时间内进行组织结构的组合，拥有极其稳定的组织结构，然冷却后脱模，并进行母锭表面整理，得到母锭；

D)热加工，用热加工工艺对由步骤C)所得到的母锭锻造热轧，得到坯材；

E)冷加工，用冷轧工艺将步骤D)所得到的坯材轧成厚度为0.5mm的薄带，即得到452kg适于焊接用的带状的Ni29Co18定膨胀合金。

由本实施例所得到的Ni29Co18定膨胀合金薄带送中国上海材料研究所检测中心进行化学成份检测如下：C 0.12％、P 0.11％、S 0.008％、Mn 0.23％、Si 0.20％、Al＜0.003％、Cu 0.11％、Cr 0.037％、Mo 0.008％、Ni 29.10％、Co 17.17％、余为Fe。又，送中国上海宝钢特殊钢分公司检测，定膨胀性能合格，用户反馈，该合金材料封接效果理想，焊接质量提高，与采用4J29相比，产品合格率提高13％，即合格率达98％。

Claims

1、一种Ni29Co18定膨胀合金，其特征在于其化学成份的重量百分比为：C＜0.013％、P＜0.013％、S＜0.01％、Mn＜0.20％、Si＜0.20％、Al＜0.003％、Cu＜0.10％、Cr＜0.11％、Mo＜0.10％、Ni28.7-29.3％、Co17-17.5％、余为Fe。

2、一种如权利要求1所述的Ni29Co18定膨胀合金的制备方法，其特征在于它包括以下步骤：

D)热加工，对母锭进行热加工，得到坯材；

3、根据权利要求2所述的Ni29Co18定膨胀合金的制备方法，其特征在于步骤A)中所述的选取Ni、Co、Fe原料为分别选取1^#电解镍、1^#电解钴、纯铁，所述的预处理包括对所选的1^#电解镍、1^#电解钴、纯铁分制作烘烤除气、分选切割以及除锈。

4、根据权利要求3所述的Ni29Co18定膨胀合金的制备方法，其特征在于所述的烘烤除气的烘烤温度为190-210℃、时间为150-200min，所述的分选切割为将所选取的1^#电解镍、1^#电解钴、纯铁裁切至得以入炉的规格尺寸，所述的除锈为对1^#电解镍、1^#电解钴的除锈时间为≥180min，对纯铁的除锈时间为≥150min。

5、根据权利要求2所述的Ni29Co18定膨胀合金的制备方法，其特征在于步骤B)中所述的熔炼为真空中频感应炉熔炼，真空度为小于2Pa，所述的精炼为待熔炼将原料熔化后进一步抽真空至真空度小于0.5Pa，并且对合金液进行实时测定以调整化学成份，所述的保护隔离为在精炼后期向真空中频感应炉中冲入氩气对合金材料母金属液进行保护隔离。

6、根据权利要求2所述的Ni29Co18定膨胀合金的制备方法，其特征在于步骤B)中所述的重量比为Ni∶Co∶Fe＝1-1.5∶1∶3-4。

7、根据权利要求2所述的Ni29Co18定膨胀合金的制备方法，其特征在于步骤C)中所述的浇注为真空冲氩保护状态下的浇注。

8、根据权利要求2所述的Ni29Co18定膨胀合金的制备方法，其特征在于步骤C)中所述的保温的时间为8-12h。

9、根据权利要求2所述的Ni29Co18定膨胀合金的制备方法，其特征在于步骤D)中所述的对母锭进行热加工为对母锭锻造、热轧、热穿孔中的任意一种热加工。

10、根据权利要求2所述的Ni29Co18定膨胀合金的制备方法，其特征在于步骤E)中所述的对坯材进行冷加工为对坯材冷轧、拉拨、旋压中的任意一种冷加工。