CN107502843A - 一种铜球的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铜球的制备方法，具体制备步骤如下：步骤一：选材：在25℃条件下，选择铜块进行锻压；步骤二：锻压：将步骤一中的铜块分别放置在铜模镦上锻压成球胚；步骤三：粗磨：将步骤二中的球胚放置在研磨机内，利用研磨机内的粗砂轮对球胚进行加压挫磨，去除球胚上的外环带和两极点；步骤四：精磨：将步骤三中的粗磨球胚放置在精研磨机内，利用精研磨机内的细砂轮对粗磨球胚进行加压锉磨，将粗磨球胚磨成所需球径及表面粗糙度。本发明可以减少工件淬火变形，提高工件表面硬度，可以快速清理掉工件表面杂质，而且通过对工件表面进行多次锉磨，可以提高工件表面的光洁程度。
Description
技术领域
本发明涉及铜球制品加工领域，特别涉及一种铜球的制备方法。
背景技术
随着社会的发展，铜球被广泛应用于开关、电子、电器、工艺品、饰品、灯饰等领域，它的精度、性能、寿命和可靠性对设备的精度、性能、寿命和可靠性起着决定性的作用。在开关、电子、电器产品中，铜球属于高精度产品，不仅需要数学、物理等诸多学科理论的综合支持，而且需要材料科学、热处理技术、精密加工和测量技术、数控技术和有效的数值方法及功能强大的计算机技术等诸多学科为之服务，因此铜球又是一个代表国家科技实力的产品。铜球的生产包括坯料浇注、锻造、粗加工、热处理和精加工，普通方法生产铜球，周期长，工艺复杂，材料利用率低，能耗高。因此，发明一种铜球的制备方法来解决上述问题很有必要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铜球的制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种铜球的制备方法，具体制备步骤如下：
步骤一：选材：在25℃条件下，选择铜块进行锻压；
步骤二：锻压：将步骤一中的铜块分别放置在铜模镦上锻压成球胚；
步骤三：粗磨：将步骤二中的球胚放置在研磨机内，利用研磨机内的粗砂轮对球胚进行加压挫磨，去除球胚上的外环带和两极点；
步骤四：精磨：将步骤三中的粗磨球胚放置在精研磨机内，利用精研磨机内的细砂轮对粗磨球胚进行加压锉磨，将粗磨球胚磨成所需球径及表面粗糙度；
步骤五：淬火处理：将步骤四中的精磨球胚放置于加有渗碳剂的热处理炉内淬火再回火，增加铜球的硬度和韧性；
步骤六：二次精磨：将步骤五中的球胚放置在精研磨机内，利用精研磨机内的细砂轮对球胚进行加压锉磨，去除铜球表面的黑色氧化层以及修正铜球的精度；
步骤七：喷淋清洗：将步骤六中的铜球倒入抛光清洗机内，并加入抛光清洗剂和蒸馏水混合液进行清洗，使铜球表面洁净光亮；
步骤八：冷却干燥：将步骤七中的铜球放置在冷冻干燥机内冷却干燥。
优选的，步骤一中铜块的铜质量分数在90～95％之间。
优选的，步骤二中球形模的模直径为5.2mm。
优选的，步骤三中粗砂轮锉磨的误差在0.05～0.1mm之间。
优选的，步骤四中细砂轮锉磨的误差在0.01～0.05mm之间。
优选的，步骤五中渗碳剂为固体渗碳剂由固体碳源(木炭、SiC)及催渗剂如BaCO3、Na2CO3、CH3COONa、(CH3—COO)2Ba等组成，或气体渗碳剂(甲烷、乙烷等)，或液体渗碳剂(煤油或苯、酒精、丙酮等)，且淬火处理温度控制在780～860℃之间。
优选的，步骤六中细砂轮锉磨的误差在0.005～0.01mm之间。
优选的，步骤七中清洗剂和蒸馏水混合液的温度控制在70～95℃之间。
本发明的技术效果和优点：
1、将淬火处理温度设置在780～860℃之间，可以减少工件淬火变形，同时渗层中残余奥氏体量稍有降低，工件表面硬度也会有所提高；
2、设置有不同种类的渗碳剂，可根据不同的工艺要求进行选择，以加快工件的制备效率；
3、将清洗剂和蒸馏水混合液的温度控制在70～95℃之间，可以快速清理掉工件表面杂质；
4、通过对工件表面进行多次锉磨，提高工件表面的光洁程度，优化制备工艺。
附图说明
图1为本发明的制备工艺流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：一种铜球的制备方法，具体制备步骤如下：
步骤一：选材：在25℃条件下，选择铜质量分数在90～95％之间的铜块进行锻压；
步骤二：锻压：将步骤一中的铜块分别放置在模直径为5.2mm的铜模镦上锻压成球胚；
步骤三：粗磨：将步骤二中的球胚放置在研磨机内，利用研磨机内的粗砂轮对球胚进行加压挫磨，去除球胚上的外环带和两极点，其锉磨允许的误差范围在0.05～0.1mm之间，若超出此范围则判定为不合格；
步骤四：精磨：将步骤三中的粗磨球胚放置在精研磨机内，利用精研磨机内的细砂轮对粗磨球胚进行加压锉磨，将粗磨球胚磨成所需球径及表面粗糙度，其锉磨允许的误差范围在0.01～0.05mm之间，若超出此范围则判定为不合格；
步骤五：淬火处理：将步骤四中的精磨球胚放置于加有固体渗碳剂的热处理炉内淬火再回火，增加铜球的硬度和韧性，其中固体渗碳剂由固体碳源(木炭、SiC)及催渗剂如BaCO3、Na2CO3、CH3COONa、(CH3—COO)2Ba等组成，使用时新旧渗碳剂应有一定比例，一般新渗碳与旧渗碳剂之比约为3：1或4：1，以节约用量，然后淬火处理温度控制在780～860℃之间，使之在高温下分解出活性碳原子，渗入工件表面，以获得高碳表面层；
步骤六：二次精磨：将步骤五中的球胚放置在精研磨机内，利用精研磨机内的细砂轮对球胚进行加压锉磨，去除铜球表面的黑色氧化层以及修正铜球的精度，其锉磨允许的误差范围在0.005～0.01mm之间，若超出此范围则判定为不合格；
步骤七：喷淋清洗：将步骤六中的铜球倒入抛光清洗机内，并加入温度控制在70～95℃之间的抛光清洗剂和蒸馏水混合液进行清洗，使铜球表面洁净光亮；
步骤八：冷却干燥：将步骤七中的铜球放置在冷冻干燥机内冷却干燥，由于在冻结的状态下进行干燥，因此体积几乎不变，保持了原来的结构，不会发生浓缩现象。
实施例2：一种铜球的制备方法，具体制备步骤如下：
步骤一：选材：在25℃条件下，选择铜质量分数在90～95％之间的铜块进行锻压；
步骤二：锻压：将步骤一中的铜块分别放置在模直径为5.2mm的铜模镦上锻压成球胚；
步骤三：粗磨：将步骤二中的球胚放置在研磨机内，利用研磨机内的粗砂轮对球胚进行加压挫磨，去除球胚上的外环带和两极点，其锉磨允许的误差范围在0.05～0.1mm之间，若超出此范围则判定为不合格；
步骤四：精磨：将步骤三中的粗磨球胚放置在精研磨机内，利用精研磨机内的细砂轮对粗磨球胚进行加压锉磨，将粗磨球胚磨成所需球径及表面粗糙度，其锉磨允许的误差范围在0.01～0.05mm之间，若超出此范围则判定为不合格；
步骤五：淬火处理：将步骤四中的精磨球胚放置于加有气体渗碳剂的热处理炉内淬火再回火，增加铜球的硬度和韧性，其中气体渗碳剂为甲烷、乙烷等，且淬火处理温度控制在780～860℃之间，使之在高温下分解出活性碳原子，渗入工件表面，以获得高碳表面层；
步骤六：二次精磨：将步骤五中的球胚放置在精研磨机内，利用精研磨机内的细砂轮对球胚进行加压锉磨，去除铜球表面的黑色氧化层以及修正铜球的精度，其锉磨允许的误差范围在0.005～0.01mm之间，若超出此范围则判定为不合格；
步骤七：喷淋清洗：将步骤六中的铜球倒入抛光清洗机内，并加入温度控制在70～95℃之间的抛光清洗剂和蒸馏水混合液进行清洗，使铜球表面洁净光亮；
步骤八：冷却干燥：将步骤七中的铜球放置在冷冻干燥机内冷却干燥，由于在冻结的状态下进行干燥，因此体积几乎不变，保持了原来的结构，不会发生浓缩现象。
实施例3：一种铜球的制备方法，具体制备步骤如下：
步骤一：选材：在25℃条件下，选择铜质量分数在90～95％之间的铜块进行锻压；
步骤二：锻压：将步骤一中的铜块分别放置在模直径为5.2mm的铜模镦上锻压成球胚；
步骤三：粗磨：将步骤二中的球胚放置在研磨机内，利用研磨机内的粗砂轮对球胚进行加压挫磨，去除球胚上的外环带和两极点，其锉磨允许的误差范围在0.05～0.1mm之间，若超出此范围则判定为不合格；
步骤四：精磨：将步骤三中的粗磨球胚放置在精研磨机内，利用精研磨机内的细砂轮对粗磨球胚进行加压锉磨，将粗磨球胚磨成所需球径及表面粗糙度，其锉磨允许的误差范围在0.01～0.05mm之间，若超出此范围则判定为不合格；
步骤五：淬火处理：将步骤四中的精磨球胚放置于加有液体渗碳剂的热处理炉内淬火再回火，增加铜球的硬度和韧性，其中液体渗碳剂为煤油或苯、酒精、丙酮等，且淬火处理温度控制在780～860℃之间，使之在高温下分解出活性碳原子，渗入工件表面，以获得高碳表面层；
步骤六：二次精磨：将步骤五中的球胚放置在精研磨机内，利用精研磨机内的细砂轮对球胚进行加压锉磨，去除铜球表面的黑色氧化层以及修正铜球的精度，其锉磨允许的误差范围在0.005～0.01mm之间，若超出此范围则判定为不合格；
步骤七：喷淋清洗：将步骤六中的铜球倒入抛光清洗机内，并加入温度控制在70～95℃之间的抛光清洗剂和蒸馏水混合液进行清洗，使铜球表面洁净光亮；
步骤八：冷却干燥：将步骤七中的铜球放置在冷冻干燥机内冷却干燥，由于在冻结的状态下进行干燥，因此体积几乎不变，保持了原来的结构，不会发生浓缩现象。
实施例4：一种铜球的制备方法，具体制备步骤如下：
步骤一：选材：在25℃条件下，选择铜质量分数为90％的铜块进行锻压；
步骤二：锻压：将步骤一中的铜块分别放置在模直径为5.2mm的铜模镦上锻压成球胚；
步骤三：粗磨：将步骤二中的球胚放置在研磨机内，利用研磨机内的粗砂轮对球胚进行加压挫磨，去除球胚上的外环带和两极点，其锉磨允许的误差范围在0.05～0.1mm之间，若超出此范围则判定为不合格；
步骤四：精磨：将步骤三中的粗磨球胚放置在精研磨机内，利用精研磨机内的细砂轮对粗磨球胚进行加压锉磨，将粗磨球胚磨成所需球径及表面粗糙度，其锉磨允许的误差范围在0.01～0.05mm之间，若超出此范围则判定为不合格；
步骤五：淬火处理：将步骤四中的精磨球胚放置于加有固体渗碳剂或气体渗碳剂或液体渗碳剂的热处理炉内淬火再回火，以增加铜球的硬度和韧性，同时淬火处理温度控制在780℃，使之在高温下分解出活性碳原子，渗入工件表面，以获得高碳表面层；
步骤六：二次精磨：将步骤五中的球胚放置在精研磨机内，利用精研磨机内的细砂轮对球胚进行加压锉磨，去除铜球表面的黑色氧化层以及修正铜球的精度，其锉磨允许的误差范围在0.005～0.01mm之间，若超出此范围则判定为不合格；
步骤七：喷淋清洗：将步骤六中的铜球倒入抛光清洗机内，并加入温度控制在70℃的抛光清洗剂和蒸馏水混合液进行清洗，使铜球表面洁净光亮；
步骤八：冷却干燥：将步骤七中的铜球放置在冷冻干燥机内冷却干燥，由于在冻结的状态下进行干燥，因此体积几乎不变，保持了原来的结构，不会发生浓缩现象。
实施例5：一种铜球的制备方法，具体制备步骤如下：
步骤一：选材：在25℃条件下，选择铜质量分数为92％的铜块进行锻压；
步骤二：锻压：将步骤一中的铜块分别放置在模直径为5.2mm的铜模镦上锻压成球胚；
步骤三：粗磨：将步骤二中的球胚放置在研磨机内，利用研磨机内的粗砂轮对球胚进行加压挫磨，去除球胚上的外环带和两极点，其锉磨允许的误差范围在0.05～0.1mm之间，若超出此范围则判定为不合格；
步骤四：精磨：将步骤三中的粗磨球胚放置在精研磨机内，利用精研磨机内的细砂轮对粗磨球胚进行加压锉磨，将粗磨球胚磨成所需球径及表面粗糙度，其锉磨允许的误差范围在0.01～0.05mm之间，若超出此范围则判定为不合格；
步骤五：淬火处理：将步骤四中的精磨球胚放置于加有固体渗碳剂或气体渗碳剂或液体渗碳剂的热处理炉内淬火再回火，以增加铜球的硬度和韧性，同时淬火处理温度控制在820℃，使之在高温下分解出活性碳原子，渗入工件表面，以获得高碳表面层；
步骤六：二次精磨：将步骤五中的球胚放置在精研磨机内，利用精研磨机内的细砂轮对球胚进行加压锉磨，去除铜球表面的黑色氧化层以及修正铜球的精度，其锉磨允许的误差范围在0.005～0.01mm之间，若超出此范围则判定为不合格；
步骤七：喷淋清洗：将步骤六中的铜球倒入抛光清洗机内，并加入温度控制在80℃的抛光清洗剂和蒸馏水混合液进行清洗，使铜球表面洁净光亮；
步骤八：冷却干燥：将步骤七中的铜球放置在冷冻干燥机内冷却干燥，由于在冻结的状态下进行干燥，因此体积几乎不变，保持了原来的结构，不会发生浓缩现象。
实施例6：一种铜球的制备方法，具体制备步骤如下：
步骤一：选材：在25℃条件下，选择铜质量分数为95％的铜块进行锻压；
步骤二：锻压：将步骤一中的铜块分别放置在模直径为5.2mm的铜模镦上锻压成球胚；
步骤三：粗磨：将步骤二中的球胚放置在研磨机内，利用研磨机内的粗砂轮对球胚进行加压挫磨，去除球胚上的外环带和两极点，其锉磨允许的误差范围在0.05～0.1mm之间，若超出此范围则判定为不合格；
步骤四：精磨：将步骤三中的粗磨球胚放置在精研磨机内，利用精研磨机内的细砂轮对粗磨球胚进行加压锉磨，将粗磨球胚磨成所需球径及表面粗糙度，其锉磨允许的误差范围在0.01～0.05mm之间，若超出此范围则判定为不合格；
步骤五：淬火处理：将步骤四中的精磨球胚放置于加有固体渗碳剂或气体渗碳剂或液体渗碳剂的热处理炉内淬火再回火，以增加铜球的硬度和韧性，同时淬火处理温度控制在860℃，使之在高温下分解出活性碳原子，渗入工件表面，以获得高碳表面层；
步骤六：二次精磨：将步骤五中的球胚放置在精研磨机内，利用精研磨机内的细砂轮对球胚进行加压锉磨，去除铜球表面的黑色氧化层以及修正铜球的精度，其锉磨允许的误差范围在0.005～0.01mm之间，若超出此范围则判定为不合格；
步骤七：喷淋清洗：将步骤六中的铜球倒入抛光清洗机内，并加入温度控制在95℃的抛光清洗剂和蒸馏水混合液进行清洗，使铜球表面洁净光亮；
步骤八：冷却干燥：将步骤七中的铜球放置在冷冻干燥机内冷却干燥，由于在冻结的状态下进行干燥，因此体积几乎不变，保持了原来的结构，不会发生浓缩现象。
通过不同实施例的对比可以看出，实施例5中的各项数据表明，其制备方法更加优化，制备效率更高。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种铜球的制备方法，其特征在于，具体制备步骤如下：
步骤一：选材：在25℃条件下，选择铜块进行锻压；
步骤二：锻压：将步骤一中的铜块分别放置在铜模镦上锻压成球胚；
步骤三：粗磨：将步骤二中的球胚放置在研磨机内，利用研磨机内的粗砂轮对球胚进行加压挫磨，去除球胚上的外环带和两极点；
步骤四：精磨：将步骤三中的粗磨球胚放置在精研磨机内，利用精研磨机内的细砂轮对粗磨球胚进行加压锉磨，将粗磨球胚磨成所需球径及表面粗糙度；
步骤五：淬火处理：将步骤四中的精磨球胚放置于加有渗碳剂的热处理炉内淬火再回火，增加铜球的硬度和韧性；
步骤六：二次精磨：将步骤五中的球胚放置在精研磨机内，利用精研磨机内的细砂轮对球胚进行加压锉磨，去除铜球表面的黑色氧化层以及修正铜球的精度；
步骤七：喷淋清洗：将步骤六中的铜球倒入抛光清洗机内，并加入抛光清洗剂和蒸馏水混合液进行清洗，使铜球表面洁净光亮；
步骤八：冷却干燥：将步骤七中的铜球放置在冷冻干燥机内冷却干燥。
2.根据权利要求1所述的一种铜球的制备方法，其特征在于：步骤一中铜块的铜质量分数在90～95％之间。
3.根据权利要求1所述的一种铜球的制备方法，其特征在于：步骤二中球形模的模直径为5.2mm。
4.根据权利要求1所述的一种铜球的制备方法，其特征在于：步骤三中粗砂轮锉磨的误差在0.05～0.1mm之间。
5.根据权利要求1所述的一种铜球的制备方法，其特征在于：步骤四中细砂轮锉磨的误差在0.01～0.05mm之间。
6.根据权利要求1所述的一种铜球的制备方法，其特征在于：步骤五中渗碳剂为固体渗碳剂由固体碳源及催渗剂组成，其中固体碳源包括木炭、SiC，催渗剂包括BaCO3、Na2CO3、CH3COONa、(CH3—COO)2Ba，或气体渗碳剂，其中气体渗碳剂包括甲烷、乙烷，或液体渗碳剂，其中液体渗碳剂包括煤油或苯、酒精、丙酮，且淬火处理温度控制在780～860℃之间。
7.根据权利要求1所述的一种铜球的制备方法，其特征在于：步骤六中细砂轮锉磨的误差在0.005～0.01mm之间。
8.根据权利要求1所述的一种铜球的制备方法，其特征在于：步骤七中清洗剂和蒸馏水混合液的温度控制在70～95℃之间。
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