CN103100715B

CN103100715B - 一种二次电子发射用铍铜板带的加工方法

Info

Publication number: CN103100715B
Application number: CN201310018888.7A
Authority: CN
Inventors: 刘楚明; 朱戴博; 韩坦; 陈志永; 万迎春; 肖宏超
Original assignee: Hu'nan Nonferrous Metals Holding Group Co Ltd; Central South University
Current assignee: Hu'nan Nonferrous Metals Holding Group Co Ltd; Central South University
Priority date: 2013-01-18
Filing date: 2013-01-18
Publication date: 2017-06-06
Anticipated expiration: 2033-01-18
Also published as: CN103100715A

Abstract

本发明提出一种二次电子发射铍铜板带的加工方法，这种板材的成分配比为：Be:2.7‑3.0wt.%，Ni：≤0.31wt.%，Fe≤0.058wt.%.Al≤0.013wt.%,Si≤0.028wt.%Pb:≤0.0020wt.%,Cd:≤0.0020wt.%,Zn:≤0.0020wt.%,其它杂质元素之和≤0.43wt.%，其余为Cu。具体的轧制工艺为：利用增塑挤压方法制造坯料；加热坯料保温；配合中间退火工艺，在轧制机器上进行多道次的轧制，配合酸洗；轧制后进行相应的热处理，得到相应规格的板材。本发明加工的发射铍铜板带二次电子发射峰值能到10以上，远远超过目前峰值为6的水平。

Description

一种二次电子发射用铍铜板带的加工方法

技术领域

本发明提出一种二次电子发射用铍铜合金板带加工方法，属于材料加工方法保护领域。

技术背景

铍青铜合金是一种可锻和可铸合金，属于时效析出强化的铜基合金，经淬火时效处理后具有高的强度、硬度、弹性极限，并且稳定性好，具有耐蚀、耐磨、耐疲劳、耐低温、无磁性、导电导热性好、冲击时不会产生火花等一系列优点，被誉为“有色弹性材料之王”。铍青铜合金具有良好的二次电子发射性能，广泛用于电子电器、通讯仪器、航空航天、石油化工、冶金矿山、汽车家电、机械制造等多种领域，已经成为国民经济建设中不可缺少的重要工业材料。

铍青铜合金，经处理在表面形成一层薄氧化铍，它是二次电子发射体的主要层，因此铍青铜合金中的含铍量和杂质元素含量决定了铍青铜合金的二次电子发射性能，目前，市面上的铍铜合金含铍量主要为1.5wt.%~2.0wt.%,杂质元素含量高，但是铍铜合金基于电子发射的精确性要求合金的二次电子发射性能高，误差小，但市售普通材料不能满足其要求，需要含铍量高、杂质含量低的铍青铜材料，这种材料的主要要求为：含铍量为2.7%~3.0wt.%，杂质含量控制在0.1wt.%以下，板带合金的成分均匀。

金属粉末增塑挤压是在金属粉末包套挤压等挤压技术的基础上, 为了在低温下进行具有优良流动条件的铜、钨、硬质合金、高熔点金属间化合物、陶瓷等的挤压而开发的挤压成形新技术, 出现了以螺杆挤压机为代表的连续挤压设备。粉末增塑挤压是指粉末与一定量的增塑剂 (如酚醛塑胶溶液, 石蜡等, 增塑剂的作用就在于使粉末颗粒粘接并为从挤压模挤出成型的物体创造良好的流动条件) 混合后在挤压成坯, 然后通过干燥、预烧、烧结等工序制成制品。

利用粉末增塑挤压的技术，制得2.7wt.%~3.0wt.%的铍青铜合金，轧制变形后，相对于传统熔炼工艺其晶粒度更细小，组织分布更均匀，成分差异越小对其二次电子发射性能的影响就越小。

发明内容

本发明提出一种二次电子发射铍铜合金板带的加工工艺。其具体工艺方法为：

一种二次电子发射铍铜板带的加工方法，铍铜材料成分质量百分范围为：Be：2.7~3.0 wt.%, Ni≤0.31wt.%，Fe≤0.058wt.%，Al≤0.013wt.%,Si≤0.028wt.%,Pb≤0.0020wt.%,Cd≤0.0020wt.%, Zn≤0.0020wt.%,其它杂质元素之和≤0.43wt.%，其余为Cu，其特征在于包括以下步骤：

A．按质量比将铜粉与铍铜母合金粉末混合，在球磨机中进行机械合金化，球料比为5~20：1，介质为酒精，时间为4~20h；

B．将混合好的粉末进行增塑挤压，加入粘合剂，脱脂后在850~900℃，氢气和氮气环境下烧结成坯，烧结时间为6~20h，最终制成厚度为2~5mm厚的锭坯；

C．将锭坯在热轧机上进行轧制变形，道次压下量控制在20%~40%，道次之间进行退火处理，退火温度为700~750℃，退火时间为15~30min，之后进行酸洗，制成表面洁净厚度为0.3~0.4mm厚的板材；

D．将厚度为0.3~0.4mm的板材，在轧机上进行精轧与板型控制，最终轧制为厚度为0.1~0.2mm的板带，在真空炉中进行热处理，制成二次电子发射用高铍铜板带。

步骤B所述的粘结剂为石蜡-食用油-聚乙二醇，其中石蜡所占体积分数为30-60%,食用油所占体积分数为10-20%，聚乙二醇所占体积分数为20-60%。

其在150~1000V内二次电子发射呈峰状特性，在500~600V达到峰值，峰值能到10以上，远远超过目前峰值为6的水平。

通过行星球磨，采用石蜡-食用油-聚乙二醇粘合剂，由于油在挤压冷却过程中没有相变, 从而使金属粉末能迅速将热量传给油, 迅速将热应力释放, 减小挤压过程中缩孔、开裂的可能, 此外, 油在挤压成形技术的脱脂工序中易于脱除，聚乙二醇为长链，跟铍铜母合金与铜粉的粘结性好，且不与金属互相不反应，能有效增强粉末粘结强度。控制好烧结时间与温度，经过增塑挤压，制得的锭坯组织均匀性好，所以之后通过轧制变形以及相应的热处理得到的板材杂质少，组织均匀性好，比通过常规真空熔炼得到的板材组织均匀性佳。

附图说明

图1为本发明实施例二次电子发射性能。

具体实施方法

实施例1：Cu-2.7Be板材制造

（1）混入一定比例的铜粉与铍铜母合金，在全方位行星球磨机中进行机械合金化，球料比为10:1，介质为酒精，球磨时间为10h。

将混合好的粉末进行增塑挤压，粘合剂为石蜡-食用油-聚乙二醇，其中石蜡所占体积分数为50%,食用油所占体积分数为20%，聚乙二醇所占体积分数为30%。

（2）脱脂后在880℃，氢气和氧气环境下烧结成坯，烧结时间为5h，制成厚度为3mm厚得锭坯，其成分为含Be:2.7 wt.%, Ni:0.21wt.%，Fe:0.058wt.%，Al:0.013wt.%,Si:0.028wt.%,Pb:0.0020wt.%,Cd:0.0020wt.%,Zn:0.0020wt.%,其它杂质元素之和为0.43wt.%，其余为Cu。

（3）采用增塑挤压制造锭坯，加热轧制坯料至770℃，保温0.5h，然后进行轧制中间每个道次进行退火，退火温度750℃，每道次压下量控制在30%左右，之后进行酸洗，轧制到厚度为0.6mm的板带。

（4）在精轧机上进行精轧，之后对板型进行矫正，轧制到厚度为0.15mm厚的板带，在真空炉中进行热处理，温度为300℃，时间为3h,最终制成满足要求的二次电子发射用铍铜板带。

实施例2：Cu-2.7Be板材制造

采用传统真空熔炼工艺制造锭坯，加热坯料至760℃，保温0.5h，然后进行轧制。每三个道次进行酸洗，中间每个道次进行退火，退火温度750℃，每道次压下量控制在30%左右，最终轧制为0.15mm厚的板材。

实施例3：Cu-2.8Be板材制造

(1)混入一定比例的铜粉与铍铜母合金，在全方位行星球磨机中进行机械合金化，球料比为15:1，介质为酒精，球磨时间为15h。

(2)将混合好的粉末进行增塑挤压，粘合剂为石蜡-食用油-聚乙二醇，其中石蜡所占体积分数为60%,食用油所占体积分数为20%，聚乙二醇所占体积分数为20%。脱脂后在880℃，氢气和氧气环境下烧结成坯，烧结时间为5h，制成厚度为3mm厚的锭坯，其成分为含Be:2.8 wt.%, Ni:0.21wt.%，Fe:0.058wt.%，Al:0.013wt.%,Si:0.028wt.%,Pb:0.0020wt.%,Cd:0.0020wt.%,Zn:0.0020wt.%,其它杂质元素之和为0.43wt.%，其余为Cu。

(3)采用增塑挤压制造锭坯，加热轧制坯料至770℃，保温0.5h，然后进行轧制中间每个道次进行退火，退火温度750℃，每道次压下量控制在30%左右，之后进行酸洗，轧制到厚度为0.6mm的板带。

(4)在精轧机上进行精轧，之后对板型进行矫正，轧制到厚度为0.15mm厚的板带，在真空炉中进行热处理，温度为300℃，时间为3h,最终制成满足要求的二次电子发射用铍铜板带。

实施例4：Cu-2.8Be板材制造

采用传统真空熔炼工艺，制造出锭坯，加热坯料到760℃，保温0.5h，然后进行轧制，每两个道次进行酸洗，中间每个道次进行退火，退火温度为750℃，每道次压下量控制在30%左右，最终轧制为0.15mm厚的板材。

对以上的四个实施例进行二次电子发射性能检测，其结果如下图1所示，由图可知，随着含铍量的增加，合金的二次电子发射系数增加，相同的含铍量，采用传统的熔炼方式的合金其二次电子发射系数相对于本方法偏低，曲线的光滑程度亦不如本方法，这是由于铍在铜基体中的极限固溶度为2.1wt.%，采用传统熔炼手段，过量的铍不能均匀地分散在基体中，导致了局部区域内的含铍量不均匀，且容易在真空过程中产生烧损，影响了合金系的二次电子发射系数偏低，而采用本专利的合金系，其二次电子发射性能稳定，曲线光滑。

Claims

1.一种二次电子发射铍铜板带的加工方法，铍铜材料成分质量百分范围为：Be为2.7~3.0 wt.%, Ni≤0.31wt.%，Fe≤0.058wt.%，Al≤0.013wt.%,Si≤0.028wt.%,Pb≤0.0020wt.%,Cd≤0.0020wt.%, Zn≤0.0020wt.%,其它杂质元素之和≤0.43wt.%，其余为Cu，其特征在于包括以下步骤：

C．将锭坯在热轧机上进行轧制变形，道次压下量控制在20%~40%，道次之间进行退火处理，退火温度为700~750℃，退火时间为15~30min，之后进行酸洗，制成表面洁净厚度为0.3~0.4mm厚的板带；

D．将厚度为0.3~0.4mm的板带，在轧机上进行精轧与板型控制，最终轧制为厚度为0.1~0.2mm的板带，在真空炉中进行热处理，制成二次电子发射用铍铜板带。

2.根据权利要求1所述的二次电子发射铍铜板带的加工方法，其特征为：步骤B所述的粘合剂为石蜡-食用油-聚乙二醇，其中石蜡所占体积分数为30-60%,食用油所占体积分数为10-20%，聚乙二醇所占体积分数为20-60%。