CN102994921A - 铜及铜合金的深冷降阻处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了铜及铜合金的低温降阻处理方法，采用深冷工艺对铜及铜合金进行低温处理，在保持材料的原始成分和尺寸基础上，通过调整微观组织结构，使铜及其合金的导电性能得到提高。该方法简单，工艺易于操控，适合于工业化的推广和使用。
Description
技术领域
本发明涉及降阻处理方法，更加具体地说，涉及一种铜及铜合金的低温降阻处理方法。
背景技术
通常，深冷处理是以液氮作为冷却介质，将被处理工件装在一定的容器内，不同材料按其特定的降温曲线，控制降温速率，缓慢地将工件降到液氮温度(-196℃)，保温一定时间，再按升温曲线，缓慢升到室温的处理过程，一般认为它是常规冷处理的一种延伸。国内目前大多将深冷处理工艺用于钢铁材料，这对改善高速钢、轴承钢、模具钢等材料的耐磨性、硬度、尺寸稳定性等性能具有显著的作用。现有的研究和生产实践结果表明，深冷处理在基于不改变现有材料成分的基础上，通过合理的处理工艺不仅可显著提高材料的力学性能和使用寿命,还能稳定材料尺寸，改善均匀性，减小变形，且操作简单、不破坏工件、无污染、成本低等特点，被广泛应用于机械制造行业。
铜由于其具有较高的电阻率、化学稳定性强、抗张强度大、易熔接、优良的抗蚀性、可塑性和延展性等诸多优点，被广泛地应用于电气、轻工、机械制造、建筑工业、国防工业等领域。但是在冶金轧制过程中存在一些缺陷如气孔，裂纹位错，晶格畸变等，增加了电阻，从而严重影响铜及其合金的导电性能。
组织细化、减少缺陷是提高铜及铜合金导电性能最有效的途径之一，目前主要的方法有添加合金元素法、快速凝固法、形变处理、热处理等。采用添加合金元素的方法简便易行，易于在工业上推广应用，但会造成材料成本提高，以及材料化学组分和组织不均匀的偏析倾向增大。形变处理和快速凝固等技术还仍处于实验室研究阶段或小批量应用阶段。采用热处理来细化铜合金组织，降低电阻程度有限。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，通过深冷处理的方法降低铜及铜合金的电阻率，提高其导电性，提出一种铜及铜合金的深冷降阻处理方法与工艺。针对铜及铜合金的物理特性，通过增大温度控制范围，精细化调控组织，使铜合金中的α、β相等分布更均匀，达到减少输送电子散射，实现降低电阻的目的。
铜及铜合金的深冷降阻处理方法，按照下述步骤进行：将铜及铜合金从室温（20~25摄氏度）开始降温至深冷程度进行深冷处理，深冷温度为-190℃～-130℃，温控误差为±2℃~±10℃，深冷时间为4~8小时，深冷后在空气中自然升温至室温（20~25摄氏度）。
所述降温速率选择为1~20℃/min。所述深冷工艺优选为深冷温度为-130~-185℃，温控误差为±10℃，深冷时间为0.5-6小时。
本发明采用深冷处理的方法，其工艺简单，易于操控，适合于工业化的推广和使用。采用该工艺方法，在不改变材料的原始成分基础上，可使铜及铜合金获得的显微组织均匀、稳定，硬化相弥散分布，具有高的强度和硬度，有利于降低铜及铜合金的电阻。
本发明的方法在保持材料的原始成分和尺寸基础上，通过调整微观组织结构，使铜合金的导电性能得到提高。该方法简单，工艺易于操控，适合于工业化的推广和使用。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。
铜及铜合金的深冷处理工艺是利用中国科学院理化技术研究所研制的SLX型深冷处理系统进行的，深冷系统由深冷箱、控制箱、液氮罐、液氮泵及真空输液管、计算机及控制软件组成。工作时，将工件置入深冷箱内，在计算机或控制箱上编制工艺程序后，系统自动运行，程序运行结束后系统自动停止。整个运行无需人工干预，操作方便，使用可靠。该系统温度控制范围：-196℃~室温；控温精度：±2℃，温度平衡后0.5h；降温速率：0.1~10℃/min（非标可达40℃/min）。电阻仪器为北京海淀三鑫测控新技术公司生产的TG感性负载直阻速测欧姆计。
实施例1铬锆铜合金深冷处理
铬锆铜合金为带孔洞的圆柱形试样，尺寸为23mm×Φ12.65mm，所用合金元素成分如下表所示：
在深冷处理箱中进行深冷处理，降温速率为10℃/min，深冷温度为-185±10℃（即温控在±10℃之内），深冷时间为6小时，其他工艺参数详见下表，深冷后放置在空气中升温至室温（20~25℃）。将所测电阻值通过计算加入系统测量误差后列入下表：
| 编号 | 处理工艺 | 电阻值（mΩ） | 与母材变化率（%） |
| 1 | 母材 | 118.90 | 0 |
| 2 | 深冷-185±10℃6小时 | 115.86 | -2.56 |
| 3 | 深冷-150±5℃8小时 | 116.64 | -1.90 |
| 4 | 深冷-165±2℃4小时 | 116.34 | -2.15 |
| 5 | 深冷-170±5℃6小时 | 116.18 | -2.29 |
| 6 | 深冷-190±10℃4小时 | 115.92 | -2.51 |
从表中可以看出，通过深冷处理工艺，可以使铬锆铜合金的电阻下降多达2.56%。
实施例2铍铜合金的深冷处理
铍铜合金为圆柱形试样，尺寸为13.50mm×Φ20.00mm，所用合金为Cu-2Be-0.3Ni。
在深冷处理箱中进行深冷处理，深冷温度为-185±10℃，深冷时间为6小时，其他工艺参数详见下表，深冷后放置在空气中升温至室温（20~25℃）；将进行误差计算后所得电阻率列入下表：
从表中可以看出，通过深冷处理后，可以使铍铜合金电阻率下降达6.99%。
实施例3纯铜软态导线深冷处理
纯铜软态导线的尺寸为200mm×Φ3mm，纯度为99.96%。纯铜软态导线型号为TR-3.0GB 3954-83。
在深冷处理箱中进行深冷处理，深冷温度为-185±10℃，深冷时间为6小时，其他工艺参数详见下表，深冷后放置在空气中升温至室温（20~25℃）。将进行误差计算后所得电阻率列入下表：
从表中可以看出，通过深冷处理工艺，可以使纯铜软态导线的电阻率下降多达3.38%。实施例4纯铜硬态导线深冷处理
纯铜硬态导线的尺寸为200mm×Φ3mm，纯度为99.96%。纯铜硬态导线型号为TY-3.0GB 3954-83。
在深冷处理箱中进行深冷处理，深冷温度为-185±10℃，深冷时间为6小时，其他工艺参数详见下表，深冷后放置在空气中升温至室温（20~25℃）。将进行误差计算后所得电阻率列入下表：
从表中可以看出，通过深冷处理工艺，可以使纯铜硬态导线的电阻率下降多达5.21%。
以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。
Claims (5)
1.铜及铜合金的深冷降阻处理方法，其特征在于，按照下述步骤进行：将铜及铜合金从室温开始降温至深冷程度进行深冷处理，深冷温度为-190℃~-150℃，温控误差为±2℃~±10℃，深冷时间为4~8小时，深冷后在空气中自然升温至室温。
2.根据权利要求1所述的铜及铜合金的深冷降阻处理方法，其特征在于，所述室温为20—25摄氏度。
3.根据权利要求1所述的铜及铜合金的深冷降阻处理方法，其特征在于，所述降温速率选择为5—10℃/min。
4.根据权利要求1所述的铜及铜合金的深冷降阻处理方法，其特征在于，所述深冷温度为-185℃，温控误差为±10℃，深冷时间为6小时。
5.根据权利要求1所述的铜及铜合金的深冷降阻处理方法，其特征在于，所述铜合金为铬锆铜合金、铍铜合金。
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| CN201210487473XA CN102994921A (zh) | 2012-11-26 | 2012-11-26 | 铜及铜合金的深冷降阻处理方法 |
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