[发明专利]一种铜熔体的脱氧方法、纯铜材料、纯铜材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种铜熔体的脱氧方法、纯铜材料、纯铜材料的制备方法，属于有色金属加工技术领域。本发明的一种铜熔体的脱氧方法，包括如下步骤：在铜熔体中加入碱金属；所述碱金属选自钠、钾中的一种或两种。本发明的铜熔体的脱氧方法，利用碱金属钠和钾还原性极强、极易与氧结合的特性，能够将铜熔体中的氧含量降至极低水平。此外，钠和钾与氧结合后生成的氧化物，密度低、熔点低，易于从铜熔体中上浮排除，并且金属钠和钾的沸点远低于铜熔炼温度，多余的金属钠和钾易于从铜熔体排除，从而在降低铜熔体中氧含量的同时，不在熔体中增加新的杂质。

技术领域

本发明涉及一种铜熔体的脱氧方法、纯铜材料、纯铜材料的制备方法，属于有色金属加工技术领域。

背景技术

高纯高导铜具有优良的导电导热性能、冷热加工性能、抗氢脆敏感性能、耐高温氧化和真空挥发性能等，是用于制造高性能和可靠性至关重要的电子、电力领域器件的关键材料，特别是真空电子器件、大功率IGBT、电真空器件、集成电路、汽车电子、航天航空及军用电子组件等的制造对于高纯高导铜需求迫切。

对于高纯高导铜而言，特别是真空电子器件用的高纯高导铜，氧的存在无疑是极为有害的。氧几乎不固溶于铜，含氧铜熔体凝固时，随着氧含量的升高依次出现含Cu₂O的亚共晶体、共晶体与过共晶体，危害铜的导电导热性、延展性、耐高温氧化性和抗氢脆敏感性等，进而影响其服役使用过程中的高性能与可靠性要求。

传统降低高纯高导铜中氧含量的方法，通常是采用碳还原脱氧、CO还原性气体脱氧或添加脱氧剂进行脱氧。铜液经过传统方法脱氧后，虽可使氧含量大大减小，但仍存在氧含量水平不能满足要求的问题，且部分脱氧方法成本较高。特别是，添加脱氧剂仍是目前生产铜主要脱氧方法，如申请公布号为CN102140584A的中国发明专利申请中公开的铜溶液脱氧方法，该方法将包括Mn、Mg、Cu-P合金的脱氧剂混合物用紫铜带包裹成脱氧剂包放入铜溶液中，并将这些所述的脱氧剂包压入铜溶液的底部后进行搅拌。除了上述现有技术公开的脱氧剂，现有技术常用的脱氧剂还有磷铜、锂钙合金、锂铜合金、硼化镁、硼渣、镁等，这些脱氧剂在对铜熔体的脱氧能力有限，并且容易玷污铜熔体，稍不谨慎，就会使铜的化学成分出格，不能达到有效降低高纯高导铜中氧含量的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种铜熔体的脱氧方法，能够大大降低铜熔体中氧含量。

本发明还提供了一种纯铜材料，该纯铜材料电导率≥100％IACS，850±20℃高温氧化层不剥离，抗氢脆性能优良。

本发明还提供了一种纯铜材料的制备方法，能够大大降低纯铜材料中氧含量。

为了实现以上目的，本发明的铜熔体的脱氧方法采用的技术方案是：

一种铜熔体的脱氧方法，包括如下步骤：在铜熔体中加入碱金属；所述碱金属选自钠、钾中的一种或两种。

本发明的铜熔体的脱氧方法，利用碱金属钠和钾还原性极强、极易与氧结合的特性，能够将铜熔体中的氧含量降至极低水平。此外，由于钠和钾与氧结合后生成的氧化物密度低、熔点低，易于从铜熔体中上浮排除，并且金属钠和钾的沸点远低于铜熔炼温度，多余的金属钠和钾易于从铜熔体排除，因此本发明的脱氧方法在降低铜熔体中氧含量的同时，不在熔体中增加新的杂质。

优选的，所述碱金属是以碱金属包芯线的形式喂入铜熔体和/或以碱金属块的形式投入铜熔体中；所述碱金属包芯线由铜带包卷碱金属颗粒而成。为了减少杂质的引入，碱金属包芯线采用的铜带为无氧铜或与铜熔体组成相同或接近的铜材。

为了进一步优化脱氧效果，整个脱氧过程中，对铜熔体进行隔绝氧气的保护。所述保护为真空保护、密封保护、惰性气体保护、覆盖保护中的一种，也可以是几种保护方式的组合，如惰性气体保护+覆盖保护。