專利名稱：一種二次電子發射用鈹銅板帶的加工方法
技術領域：
本發明提出一種二次電子發射用鈹銅合金板帶加工方法，屬于材料加工方法保護領域。
背景技術：
鈹青銅合金是一種可鍛和可鑄合金，屬于時效析出強化的銅基合金，經淬火時效處理后具有高的強度、硬度、彈性極限，并且穩定性好，具有耐蝕、耐磨、耐疲勞、耐低溫、無磁性、導電導熱性好、沖擊時不會產生火花等一系列優點，被譽為“有色彈性材料之王”。鈹青銅合金具有良好的二次電子發射性能，廣泛用于電子電器、通訊儀器、航空航天、石油化工、冶金礦山、汽車家電、機械制造等多種領域，已經成為國民經濟建設中不可缺少的重要工業材料。鈹青銅合金，經處理在表面形成一層薄氧化鈹，它是二次電子發射體的主要層，因此鈹青銅合金中的含鈹量和雜質元素含量決定了鈹青銅合金的二次電子發射性能，目前,市面上的鈹銅合金含鈹量主要為1.5wt.°/Γ2.0wt.%，雜質元素含量高,但是鈹銅合金基于電子發射的精確性要求合金的二次電子發射性能高，誤差小，但市售普通材料不能滿足其要求，需要含鈹量高、雜質含量低的鈹青銅材料，這種材料的主要要求為:含鈹量為
2.7% 3.0wt.%,雜質含量控制在0.1wt.%以下,板帶合金的成分均勻。金屬粉末增塑擠壓是在金屬粉末包套擠壓等擠壓技術的基礎上，為了在低溫下進行具有優良流動條件的銅、鎢、硬質合金、高熔點金屬間化合物、陶瓷等的擠壓而開發的擠壓成形新技術，出現了以螺桿擠壓機為代表的連續擠壓設備。粉末增塑擠壓是指粉末與一定量的增塑劑(如酚醛塑膠溶液，石蠟等，增塑劑的作用就在于使粉末顆粒粘接并為從擠壓模擠出成型的物體創造良好的流動條件)混合后在擠壓成坯，然后通過干燥、預燒、燒結等工序制成制品。 利用粉末增塑擠壓的技術，制得2.7wt.9Γ3.0wt.%的鈹青銅合金，軋制變形后，相對于傳統熔煉工藝其晶粒度更細小，組織分布更均勻，成分差異越小對其二次電子發射性能的影響就越小。

發明內容
本發明提出一種二次電子發射鈹銅合金板帶的加工工藝。其具體工藝方法為: 一種二次電子發射鈹銅板帶的加工方法，鈹銅材料成分質量百分范圍為:Be:
2.7 3.0%, Ni ( 0.31wt.%，Fe ( 0.058wt.%，A1 ( 0.013wt.%，Si ( 0.028wt.%，Pb ( 0.0020wt.%，Cd ( 0.0020wt.%，Zn ( 0.0020wt.%，其它雜質元素之和彡 0.43wt.%，其余為 Cu,其特征在于包括以下步驟:
A.按質量比將銅粉與鈹銅母合金粉末混合，在球磨機中進行機械合金化，球料比為5 20:1，介質為酒精，時間為4 20h ；
B.將混合好的粉末進行增塑擠壓，加入粘合劑，脫脂后在85(T90(TC，氫氣和氮氣環境下燒結成坯，燒結時間為6 20h，最終制成厚度為2 5_厚的錠坯；
C.將錠坯在熱軋機上進行軋制變形，道次壓下量控制在209Γ40%，道次之間進行退火處理，退火溫度為70(T75(TC，退火時間為15 30min，之后進行酸洗，制成表面潔凈厚度為0.3 0.4mm厚的板材；
D.將厚度為0.3^0.4mm的板材，在軋機上進行精軋與板型控制，最終軋制為厚度為
0.Γ0.2mm的板帶，在真空爐中進行熱處理，制成二次電子發射用高鈹銅板帶。步驟B所述的粘結劑為石蠟-食用油-聚乙二醇，其中石蠟所占體積分數為30-60%,食用油所占體積分數為10-20%，聚乙二醇所占體積分數為20-60%。其在15(Tl000V內二次電子發射呈峰狀特性，在50(T600V達到峰值，峰值能到10以上,遠遠超過目前峰值為6的水平。通過行星球磨，采用石蠟-食用油-聚乙二醇粘合劑，由于油在擠壓冷卻過程中沒有相變，從而使金屬粉末能迅速將熱量傳給油，迅速將熱應力釋放，減小擠壓過程中縮孔、開裂的可能，此外，油在擠壓成形技術的脫脂工序中易于脫除，聚乙二醇為長鏈，跟鈹銅母合金與銅粉的粘結性好，且不與金屬互相不反應，能有效增強粉末粘結強度。控制好燒結時間與溫度，經過增塑擠壓，制得的錠坯組織均勻性好，所以之后通過軋制變形以及相應的熱處理得到的板材雜質少，組織均勻性好，比通過常規真空熔煉得到的板材組織均勻性佳。


圖1為本發明實施例二次電子發射性能。具體實施方法實施例1:Cu-2.7Be板材制造
(I)混入一定比例的銅粉與鈹銅母合金，在全方位行星球磨機中進行機械合金化，球料比為10:1，介質為酒精，球磨時間為IOh0將混合好的粉末進行增塑擠壓，粘合劑為石蠟-食用油-聚乙二醇，其中石蠟所占體積分數為50%,食用油所占體積分數為20%，聚乙二醇所占體積分數為30%。(2)脫脂后在880°C，氫氣和氧氣環境下燒結成坯，燒結時間為5h，制成厚度為3mm厚得錠坯，其成分為含 Be: 2.7%，N1: 0.2 Iwt.%, Fe: 0.058wt.%, Al:0.013wt.%, S1:0.028wt %，Pb:0.0020wt.%，Cd:0.0020wt.%，Zn:0.0020wt.%，其它雜質元素之和為 0.43wt.%，其余為Cu ο
(3)采用增塑擠壓制造錠坯，加熱軋制坯料至770°C，保溫0.5h，然后進行軋制中間每個道次進行退火，退火溫度750°C，每道次壓下量控制在30%左右，之后進行酸洗，軋制到厚度為0.6mm的板帶。(4)在精軋機上進行精軋，之后對板型進行矯正，軋制到厚度為0.15mm厚的板帶，在真空爐中進行熱處理，溫度為300°C，時間為3h，最終制成滿足要求的二次電子發射用鈹銅板帶。實施例2:Cu-2.7Be板材制造
采用傳統真空熔煉工藝制造錠坯，加熱坯料至760°C，保溫0.5h，然后進行軋制。每三個道次進行酸洗，中間每個道次進行退火，退火溫度750°C，每道次壓下量控制在30%左右，最終軋制為0.15mm厚的板材。實施例3:Cu-2.8Be板材制造
(I)混入一定比例的銅粉與鈹銅母合金，在全方位行星球磨機中進行機械合金化，球料比為15:1,介質為酒精,球磨時間為15h。(2)將混合好的粉末進行增塑擠壓，粘合劑為石蠟-食用油-聚乙二醇，其中石蠟所占體積分數為60%，食用油所占體積分數為20%，聚乙二醇所占體積分數為20%。脫脂后在880°C，氫氣和氧氣環境下燒結成坯，燒結時間為5h，制成厚度為3_厚的錠坯，其成分為含 Be: 2.8%, N1: 0.21wt.%, Fe: 0.058wt.%, Al: 0.013wt.%, S1: 0.028wt.%, Pb: 0.0020wt.%, Cd:0.0020wt.%，Zn:0.0020wt.%，其它雜質元素之和為 0.43wt.%，其余為 Cu。
(3)采用增塑擠壓制造錠坯，加熱軋制坯料至770°C，保溫0.5h，然后進行軋制中間每個道次進行退火，退火溫度750°C，每道次壓下量控制在30%左右，之后進行酸洗，軋制到厚度為0.6mm的板帶。(4)在精軋機上進行精軋，之后對板型進行矯正，軋制到厚度為0.15mm厚的板帶，在真空爐中進行熱處理，溫度為300°C，時間為3h，最終制成滿足要求的二次電子發射用鈹銅板帶。實施例4:Cu-2.8Be板材制造
采用傳統真空熔煉工藝，制造出錠坯，加熱坯料到760V，保溫0.5h，然后進行軋制，每兩個道次進行酸洗，中間每個道次進行退火，退火溫度為750°C，每道次壓下量控制在30%左右，最終軋制為0.15mm厚的板材。對以上的四個實施例進行二次電子發射性能檢測，其結果如下圖1所示，由圖可知，隨著含鈹量的增加，合金的二次電子發射系數增加，相同的含鈹量，采用傳統的熔煉方式的合金其二次電子發射系數相對于本方法偏低，曲線的光滑程度亦不如本方法，這是由于鈹在銅基體中的極限固溶度為2.1wt.%，采用傳統熔煉手段，過量的鈹不能均勻地分散在基體中，導致了局部區域內的含鈹量不均勻，且容易在真空過程中產生燒損，影響了合金系的二次電子發射系數偏低，而采用本專利的合金系，其二次電子發射性能穩定，曲線光滑。
權利要求
1.一種二次電子發射鈹銅板帶的加工方法，鈹銅材料成分質量百分范圍為:Be:2.7 3.0%, Ni ( 0.31wt.%，Fe ( 0.058wt.%，Al ( 0.013wt.%，Si ( 0.028wt.%，Pb ( 0.0020wt.%，Cd ( 0.0020wt.%，Zn ( 0.0020wt.%，其它雜質元素之和彡 0.43wt.%，其余為 Cu,其特征在于包括以下步驟: A.按質量比將銅粉與鈹銅母合金粉末混合，在球磨機中進行機械合金化，球料比為5 20:1，介質為酒精，時間為4 20h ； B.將混合好的粉末進行增塑擠壓，加入粘合劑，脫脂后在85(T90(TC，氫氣和氮氣環境下燒結成坯，燒結時間為6 20h，最終制成厚度為2 5_厚的錠坯； C.將錠坯在熱軋機上進行軋制變形，道次壓下量控制在209Γ40%，道次之間進行退火處理，退火溫度為70(T75(TC，退火時間為15 30min，之后進行酸洗，制成表面潔凈厚度為0.3 0.4mm厚的板材； D.將厚度為0.3^0.4mm的板材，在軋機上進行精軋與板型控制，最終軋制為厚度為0.2mm的板帶，在真空爐中進行熱處理，制成二次電子發射用高鈹銅板帶。
2.根據權利要求1所述的二次電子發射鈹銅板帶的加工方法，其特征為:步驟B所述的粘結劑為石蠟-食用油- 聚乙二醇，其中石蠟所占體積分數為30-60%，食用油所占體積分數為10-20%,聚乙 二醇所占體積分數為20-60%。
全文摘要
本發明提出一種二次電子發射鈹銅板帶的加工方法，這種板材的成分配比為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.%，其它雜質元素之和≤0.43wt.%，其余為Cu。具體的軋制工藝為利用增塑擠壓方法制造坯料；加熱坯料保溫；配合中間退火工藝，在軋制機器上進行多道次的軋制，配合酸洗；軋制后進行相應的熱處理，得到相應規格的板材。本發明加工的發射鈹銅板帶二次電子發射峰值能到10以上，遠遠超過目前峰值為6的水平。
文檔編號C22F1/08GK103100715SQ201310018888
公開日2013年5月15日 申請日期2013年1月18日 優先權日2013年1月18日
發明者劉楚明, 朱戴博, 韓坦, 陳志永, 萬迎春, 肖宏超 申請人:中南大學, 湖南有色金屬控股集團有限公司