CN103264219A - 一种复合金属材料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复合金属材料的制备方法，尤其是一种电真空器件用无氧铜和钨的复合材料制备方法，所述方法包括如下步骤，对需要复合的金属材料进行表面处理；通过高温低膨胀材料制成的夹具或者是金属材料制成的零件之间形成过盈配合，将处理之后的金属材料之间保持接触状态；将保持接触状态的多种金属材料放入有还原气氛的高温炉中加热930-1000℃，保温时间≥2小时后，随炉降温冷却。复合后得到的无氧铜和钨的复合材料可进行加工和焊接，包括车、铣、磨和线切割等，也可进行酸洗，在对所述无氧铜和钨的复合材料进行焊接时，在焊接温度≤900℃时未发现对无氧铜和钨的结合层有任何影响。

Description

一种复合金属材料的制备方法

技术领域

本发明属于复合材料制备领域，具体涉及一种电真空器件用的无氧铜和钨的复合材料制备方法。

背景技术

在微波电真空器件中（包含一些高能器件和离子器件），所述器件工作时，阴极发射的电子会在高电压作用下，以相当大的电子能量轰击所接受电子的零件表面，造成该表面局部或整体烧蚀，从而导致表面光洁度、尺寸等会随着工作时间延长而偏离设计要求，使器件提前报废。例如振荡器件中的腔体、阳极或其他一些部件就属于此类情况。目前，由于考虑器件的导电性能、损耗等多种因素，常采用无氧铜材料制作该部分零部件。因此，在接收电子或离子轰击的局部表面，须用一种耐高温、耐轰击且有一定厚度的金属材料，以弥补无氧铜的不足，而钨是最好的选择。无氧铜表面可用气相沉积、溅射、热喷涂等方法进行涂覆钨，但其厚度受到限制，一般只有0.1mm以下，而要使钨层厚度达到1mm以上，还无法实现。若将钨与无氧铜利用高温焊料焊接的方法将二者结合在一起，会降低其耐温性能。因此，如何将钨与无氧铜通过非焊接方法进行牢固连接、并能接受现有的机械加工和后续焊接的需要，具有非常现实的意义。

发明内容

本发明的目的在于解决上述技术问题，提供一种复合金属材料的制备方法，尤其是电真空器件用的复合材料制备方法，达到成本低、效率高、易于实现，所制成的复合金属材料之间结合强度高。

实现本发明的技术方案是：一种复合金属材料的制备方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤:

1)对需要复合的金属材料进行表面处理，所述表面处理是酸洗、碱洗、超声波清洗或涂层处理中的一种或多种；

2)将第1）步处理之后的待复合金属材料之间保持接触状态，所述保持接触状态是通过高温低膨胀材料制成的夹具使金属材料之间保持接触状态，或者是金属材料制成的零件之间形成过盈配合使金属材料之间保持接触状态；

3)将保持接触状态的多种金属材料放入有还原气氛的高温炉中加热到930-1000℃，保温时间≥2小时，随炉降温冷却。

所述高温炉中还原气氛是氢气，或者在真空中加热，所述真空度是≤                                               Pa。

经所述步骤1）表面处理后，配合面表面粗糙度应≤

，且必须清洁处理。

所述复合金属材料最好是无氧铜和钨。

对无氧铜平板、钨板进行复合时，按钨/铜/钨顺序叠置，然后通过低热膨胀材料将所述叠置的金属材料扎紧，以使所述无氧铜板与钨板之间在高温炉加热的过程中能够保持足够的压力。

将无氧铜环内圆与钨复合时，将与所述无氧铜环内圆形成过盈配合的钨环或钨棒嵌入无氧铜环内，再将无氧铜环外圆用低热膨胀材料扎紧，以使无氧铜环内圆与钨环或者钨棒之间在高温炉加热过程中能够保持足够的压力。

所述无氧铜与钨之间的压力≥5MPa。

无氧铜内环与钨棒过盈配合量一般为0.04—0.07mm。

上述低热膨胀材料最好是钼、钼镍或钨。

本发明的有益效果是：对经过高温炉加热后的无氧铜和钨的复合材料，钨的厚度可以达到1mm以上，对复合材料可进行加工和焊接，包括车、铣、磨和线切割等，也可进行酸洗，在对所述无氧铜和钨的复合材料进行焊接时，在焊接温度≤900℃时未发现对无氧铜和钨的结合层有任何影响。

附图说明

图1无氧铜环内圆与钨复合的示意图；

图2无氧铜环外圆与钨复合的示意图；

图3无氧铜板双面与钨复合的示意图；

图中标号：1—钨，2—无氧铜，3—钼镍丝，4—钼片，5—钨材料制作的夹具。

具体实施方式

下面结合实例具体说明本发明。

实施例1：

如图1所示，无氧铜环内圆与钨环进行复合时，对无氧铜2内圆和钨1环外圆相互配合接触面的表面粗糙度≤

，经超声波清洗，所述无氧铜2环内圆与钨1环外圆过盈配合，无氧铜2外圆包扎钼片4并捆扎钼镍丝3或钨丝，以使无氧铜2环内圆与钨1环外圆之间在高温炉加热过程中能够保持≥5MPa的压力，一般来说，无氧铜2内圆与钨1环外圆之间过盈配合量为0.04～0.07mm，将无氧铜2环和钨1环置于有氢气的高温炉中加热，加热温度是930-1000℃，保温时间≥2小时，随炉降温冷却。对经过高温炉加热后的无氧铜2和钨1的复合材料钨的厚度可以达到1mm以上，复合材料可进行加工和正常焊接，包括车、铣、磨和线切割等，也可进行酸洗，在对所述无氧铜2和钨1的复合材料进行焊接时，在焊接温度≤900℃时未发现对无氧铜2和钨1的结合层有任何影响。

实施例2：

如图2所示，无氧铜2环外圆与钨1环进行复合时，对无氧铜2外圆和钨1环内圆相互配合接触的，超声波清洗，所述无氧铜2环外圆与钨1环内圆过盈配合，一般来说，无氧铜2外圆与钨1环内圆之间过盈配合量为0.04～0.07mm，将无氧铜2环和钨1环置于有氢气的高温炉中加热，加热温度是930-1000℃，保温时间≥2小时，随炉降温冷却。对经过高温炉加热后的无氧铜2和钨1的复合材料钨的厚度可以达到1mm以上，复合材料可进行加工和焊接，包括车、铣、磨和线切割等，也可进行酸洗，在对所述无氧铜2和钨1的复合材料进行焊接时，在焊接温度≤900℃时未发现对无氧铜2和钨1的结合层有任何影响。

实施例3：

如图3所示，无氧铜2平板、钨1板进行复合时，对无氧铜2板、钨1板相互配合接触面的表面粗糙度≤

，超声波清洗，然后按钨板/铜板/钨板顺序叠置，通过钨材料制作的夹具5将所述叠置的金属材料压紧，保持≥5MPa的压力，将无氧铜板和钨板置于有氢气的高温炉中加热，加热温度是930-1000℃，保温时间≥2小时，随炉降温冷却。对经过高温炉加热后的无氧铜2板和钨1板的复合材料钨的厚度可以达到1mm以上，复合材料可进行加工和焊接，包括车、铣、磨和线切割等，也可进行酸洗，在对所述无氧铜和钨的复合材料进行焊接时，在焊接温度≤900℃时未发现对无氧铜和钨的结合层有任何影响。

上述实施例中，巧妙地利用无氧铜在高温下膨胀系数远大于钨的原理，获取复合工艺实施过程中所需的压力，既简化了工艺设备条件，又达到了紧密复合的工艺要求。

Claims (9)

1. 一种复合金属材料的制备方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤:

1)对需要复合的金属材料进行表面处理，所述表面处理是酸洗、碱洗、超声波清洗或涂层处理中的一种或多种;

2)将第1）步处理之后的待复合金属材料之间保持接触状态，所述保持接触状态是通过高温低膨胀材料制成的夹具使金属材料之间保持接触状态，或者是金属材料制成的零件之间形成过盈配合使金属材料之间保持接触状态；

3)将保持接触状态的多种金属材料放入有还原气氛的高温炉中加热到930-1000℃，保温时间≥2小时，随炉降温冷却。

2.如权利要求1所述的复合金属材料的制备方法，其特征在于：所述高温炉中还原气氛是氢气，者在真空中加热，所述真空度是≤Pa。

3.如权利要求1所述的复合金属材料的制备方法，其特征在于：经所述步骤1）表面处理后，配合面表面粗糙度应≤                                               ，且必须清洁处理。

4.如权利要求1所述的复合金属材料的制备方法，其特征在于：所述复合金属材料是无氧铜和钨。

5.如权利要求4所述的复合金属材料的制备方法，其特征在于：对无氧铜平板、钨板进行复合时，按钨/铜/钨顺序叠置，然后通过低热膨胀材料将所述叠置的金属材料扎紧，以使所述无氧铜板与钨板之间在高温炉加热的过程中能够保持足够的压力。

6.如权利要求4所述的复合金属材料的制备方法，其特征在于：将无氧铜环内圆与钨复合时，将与所述无氧铜环内圆形成过盈配合的钨环或钨棒嵌入无氧铜环内，再将无氧铜环外圆用低热膨胀材料扎紧，以使无氧铜环内圆与钨环或者钨棒之间在高温炉加热过程中能够保持足够的压力。

7.如权利要求5或6所述的复合金属材料的制备方法，其特征在于：所述无氧铜与钨之间的压力≥5MPa。

8.如权利要求6所述的复合金属材料的制备方法，其特征在于：无氧铜内环与钨棒过盈配合量一般为0.04—0.07mm。

9.如权利要求1、5或6所述的复合金属材料的制备方法，其特征在于：所述低热膨胀材料是钼、钼镍或钨。

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