[发明专利]镍铜合金薄板材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种镍铜合金薄板材料的制备方法，包括以下步骤：（1）基板的清洗：为了去除油渍，去除氧化皮，以提高基板表面活性，吹干待用；（2）选取靶材：（3）制备覆层薄板；（4）扩散固溶；该制备方法采用多靶材磁控溅射法，可以多个靶材连续溅射，同时不易使沉积薄膜受到污染，且沉积的功率大，沉积的薄膜质量高；在制备过程中可以对基板进行清洗，为了提高基板的附著力，通过后处理扩散，使合金均匀固；该方法沉积速率快、质量可控、工作效率高，制备过程在全真空条件下，无镍元素氧化及污染环境、危害人体安全等问题，适合工业推广。

技术领域

本发明涉及一种合金材料的制备，特别涉及一种镍铜合金薄板材料的制备方法。

背景技术

镍铜合金是一种典型的沉淀强化型合金，具有高弹性、高强度、高导电性、耐蚀性、耐疲劳、弹性滞后小、无磁性、冲击时不产生火花等一系列优点，被广泛应用于航天、航空、电子、通讯、机械、石油、化工、汽车及家电工业中，具有广阔的应用前景。

目前，镍铜合金板材料基本上都是采用轧制法制备，主要包括半连续浇铸锭 +铣削表皮+加热+粗轧+淬火+二次轧制+淬火+酸洗+刷洗+精轧等工序。由于镍铜合金铸锭在结晶时趋向于二次偏析，即镍元素向铸锭表层富集，造成铸锭不同层面塑性存在很大差异，热轧时易于形成裂纹。所以一般铸锭尺寸及重量都较小，铸锭轧制前必须铣削去其表面至少2.5mm 深表层。由此可见轧制镍铜合金技术难度大、成材率、生产效率低。而且在大气环境中熔炼镍铜合金，存在镍金属污染环境等弊端。物理气相沉积技术具有镀膜成分纯度高、工艺可控性强、清洁无污染以及易于实现工业化连续生产等优点，特别是在环境保护方面，真空物理气相沉积技术具有其他一般技术无可比拟的优越性。

因此，现在需要研发出一种稳定的镍铜合金薄板材料的制备方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有的不足，提供一种沉积速率快、质量可控、工作效率高的镍铜合金薄板材料的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，该镍铜合金薄板材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）基板的清洗：选取厚度为 0.15~0.2mm的纯铜带作基板，为了去除油渍，先用浓度为3.5~4.5 %碳酸钠碱液清洗10~15min，清洗时温度为65~75℃；然后为了去除氧化皮在浓度为3.5~4.5%稀硫酸中清洗10~15min；再将基板先后放入丙酮溶液、乙醇溶液和去离子水中超声25~35min，以提高基板表面活性，吹干待用；

（2）选取靶材：选取纯 Ni 靶材或高镍含量镍铜60~70wt.%Ni合金靶材，待用；

（3）制备覆层薄板：将步骤（1）中清洗后的铜带基板置于磁控溅射设备的基片台上作为阳极，将步骤（2）中的Ni 靶材或高镍含量镍铜60~70wt.%Ni合金靶材放入磁控溅射设备的靶材座上作为阴极，且调节靶材座与基片座的距离，使两者之间的距离保持在20mm；启动机械泵，打开旁抽阀Ⅱ，对真空腔室抽真空；当真空度达到1~8Pa时，关闭旁抽阀Ⅱ，打开旁抽阀Ⅰ，并启动分子泵，打开闸板阀，采用分子泵对真空腔室进一步抽真空；当分子泵加速后稳定运行直至真空度达到1~5×10^-3Pa；打开氩气阀，通入氩气，对基板进行离子束清洗，清洗时间为3~5 min；待磁控溅射设备的真空度达到4~8Pa时，调节磁控溅射沉积条件：预热铜带基板至300~500℃；放电电压300V~400V、电流10~20A、沉积速率为0.5~1.5μm/min；沉积时间20~60min，在铜带基板上制得一层薄膜层；依次关闭电流、放电电压和氩气阀，解除真空，关闭分子泵，开启进气阀，通入空气，并待铜带基板冷却至室温后，取出铜带基板；

（4）扩散固溶：将步骤（3）所制得的镀膜铜带基板在温度为700~800℃时扩散处理，扩散时间 15~40min，即得到断面成分分布均匀的覆层镍铜合金薄板材料。