[发明专利]一种超大尺寸滚轮及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高性能材料制造领域，尤其涉及一种超大尺寸滚轮及其制备方法。

背景技术

现有加工大直径导电滚轮的方法是利用熔铸工艺浇铸制取坯料，进行自由锻造、机械加工。利用熔铸工艺，材料的成分大多是Cu-Cr、Cu-Cr-Zr系列合金，属于固溶强化合金材料，难以克服的缺陷是在较低温度下约在固溶温度的一半时，将失去它们的大部分强度，因而在高温环境下(500℃以上)，合金材料强度、硬度下降，导致滚轮软化变形性能下降的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超大尺寸滚轮及其制备方法，旨在克服浇铸合金加工大直径滚轮所存在的导电材料高温性能差的缺陷。

本发明是这样实现的，一种超大尺寸滚轮的制备方法，包括以下步骤：

(1)将Al₂O₃弥散强化铜材料进行冷等静压成型为坯料，使其均匀致密得到坯锭；

(2)将所述坯锭包入包套，进行不同阶段加温抽气封口处理；

(3)将所述包套后的坯锭进行热等静压致密化后，加工成￠300mm的滚轮轮坯；

(4)将所述滚轮轮坯按照技术要求进行切片加工，得到超大尺寸滚轮。

优选地，所述冷等静压成型具体为：

在密实振动设备上，把Al₂O₃弥散强化铜材料填充在冷等静压设备的橡皮袋内，利用冷等静压成型工艺制备尺寸为￠330×250mm相对密度为86～90％的坯料。

优选地，所述进行不同阶段加温抽气封口处理具体为：

将所述坯锭装入包套中，先将包套预除气到真空度为10Pa，在温度150℃～250℃，250℃～350℃、350℃～450℃三个温度段进行除气，每一温度段除气的真空度达到10Pa以上后，再升温到下一温度段。在温度450C时，真空度达到10Pa以上后封口。

优选地，所述包套后的坯锭进行热等静压致密化具体为：

将包套后的坯锭置于热等静压设备中，通入高纯氩气，分段升温，并在900℃、压力为100～105MPa时保温45分钟后冷却至室温取出。

优选地，所述Al₂O₃弥散强化铜材料通过以下步骤制备：

A、在中频感应电炉熔炼电解铜，待电解铜熔化后降低电炉功率至20～30KW，加入铜：铝含量为1:1的铜-铝中间合金，使溶液中的Al含量在0.5～0.6％范围，提高电炉功率使合金熔液加热到1150℃～1250℃，保温10～15分钟，用惰性雾化气体雾化成粉末，在100℃～150℃烘烤并筛分出粒径不大于150μm的铜-铝合金粉末；

B、将所述铜-铝合金粉末在导氧设备导氧机上连续作业，温度控制在350℃～450℃，使合金粉末颗粒表面反应生成一层氧化膜；

C、将生成氧化膜后的铜-铝合金粉置于炉体氧化铝生长炉中，密封升温，在温度

D、将所述弥散铜-铝合金粉末经过粉碎、筛分、磁选以及还原后得到Al₂O₃弥散强化铜材料。

优选地，所述雾化介质为氮气或氩气。

本发明克服现有技术的不足，首先提供一种Al₂O₃弥散强化铜材料及其制备方法。为了改善铜及铜合金在高温下强度不足的缺陷，在本发明中，Al₂O₃弥散强化铜材料的制备过程中，通过在铜基体中加入高温性能稳定的氧化物相粒子，使材料在保持它的高导电性的同时，最大限度的提高铜合金材料的强度。Al₂O₃弥散强化铜材料粉末是通过向铜基体中引入均匀分布、细小具有优良热稳定性的氧化铝颗粒，强化铜基体而制得的材料。该材料不但强度高，导电率和导热率也非常好，更具特征的是材料处在高温环境下，它比任何铜合金能保持的强度都高，即优良的抗软化温度。这一特征主要是来自均匀分布在铜基体中微小的氧化铝颗粒。

本发明的Al₂O₃弥散强化铜材料是一种具有优良物理性能和力学性能的功能材料，可以广泛应用于集成电路的引线框架、各种点焊、高档轿车车身点焊、滚焊电极、触头材料、电动工具换向器、高速电 气化铁路架空线、大功率异步牵引电动机转子、高脉冲磁场导体材料，航空航天导体材料。

在此基础上，本发明进一步提供了利用上述Al₂O₃弥散强化铜材料制备一种超大尺寸滚轮材料及其制备方法。