一种真空器件用易焊接铜带的制作方法

1.本发明属于有色金属加工技术领域，具体涉及一种真空器件用易焊接铜带。


背景技术：

2.真空器件包括电真空器件。电真空器件是利用电子在真空或者保护气体中与电磁场发生相互作用，将一种形式电磁能量转换为另一种形式电磁能量的器件，广泛运用于广播、雷达、导航等技术领域。真空器件具有工作效率高、寿命长、稳定性好的特点，但是结构较复杂，对各种材料和整体器件的要求较高。
3.公告号cn106140862b公开了一种电真空器件用铜带的生产工艺，包括上引连铸、连续挤压、冷轧、退火、再冷轧、清洗钝化和分切的步骤，利用铜液在线除气、脱氧设备保证铜材的高纯度，满足电真空器件的使用条件。但是纯度较高的铜带不易于焊接使用，铜带的焊接性能不佳会导致铜带在长时间使用后出现断裂的情况，并且在恶劣情况下也容易被腐蚀，减小了真空器件的使用寿命，增加了设备的维护成本，造成资源浪费。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种真空器件用易焊接铜带，通过增加铜带的加工成型性和添加镀层以解决背景技术中的问题。
5.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种真空器件用易焊接铜带，包括基带和镀层；基带按质量百分比计包括如下组分：cu 99.4-99.45％、fe0.48-0.5％、p 0.03-0.04％，余量为杂质；
6.进一步地，真空器件用易焊接铜带通过如下步骤制备：
7.步骤一：将原料铜总量的60％加入回转式精炼炉中，使回转式精炼炉的炉温达到1320-1340℃，待原料铜熔融后，用喷粉罐向精炼炉内加入原料铜总质量0.6％的除杂剂并不断进行搅拌，在熔融的原料铜表面喷洒覆盖剂，保温氧化1.5-2h后进行第一次清渣作业；覆盖剂起到隔绝外部氧气的作用；保温氧化期间不断通入氮气，氮气的流动速度为0.118nm3/h，便于将铜液底部的难熔氧化物吹送到铜液表面，方便清渣；第一次清渣作业后加入剩余的为总原料铜质量40％的原料铜，熔融后加入原料铜总质量40％除杂剂，熔炼50-60min后进行第二次清渣作业；
8.第一次清渣增加熔融的铜的纯度，保持铜液的流动性，第二次清渣时熔化的铜内的固体废渣可以从底部轻松地流动到铜液表面，便于第二次清渣操作；留下的熔体利用超声波除气法除去其中的气体，加入铁粉和磷酸钠，熔炼50-60min后将熔体浇筑成铸锭；铁粉用量为除渣后熔体质量的0.5％，磷酸钠的用量为除渣后熔体质量的0.21％；覆盖剂为木炭；
9.步骤二：将铸锭加热到480-540℃，利用连续挤压机组进行挤压，将铸锭压制成铜板，将铜板边角进行切削并清洁掉碎铜屑；将铜板用电阻式退火炉在350-360℃的条件下退火，在退火后的铜板冷却至室温后用延压机组将铜板压制成0.2-0.25mm厚的铜带坯，将铜
带坯铣边得到基带；
10.步骤三：将基带用600目打磨辊打磨至表面光亮，用碱液在85-90℃的条件下清洗15-20min，碱洗结束后的基带用酸液在40-50℃的条件下浸泡3-5min，干燥后在基带的一面涂布上0.3-0.5mm厚度的保护剂，再将基带置于电镀液中进行电镀，得到该易焊接铜带；电镀后将铜带用蒸馏水清洗，干燥后用剪切设备分切；
11.该电镀液包括硫酸镍、氯化镍、硼酸、1,4-丁炔二醇、十二烷基硫酸钠和水；硫酸镍、氯化镍、硼酸、1,4-丁炔二醇、十二烷基硫酸钠和水的用量比为25g：4.8g：4.2g：0.03g：0.005g：100ml；电镀温度为45-65℃，时间为10-20min；
12.进一步地，除杂剂通过如下步骤进行制备：
13.将二氧化硅和氧化亚铜按照3：1的质量比进行混合，在650-710℃的条件下煅烧40-60min，将煅烧好的二氧化硅和氧化亚铜研磨粉碎，得到氧化组合物；将碳酸钙和碳酸钠按照4:1的质量比进行混合，得到碳酸盐组合物；将氧化组合物和碳酸盐组合物搅拌混合，用球磨机进行研磨，过80目筛后得到除杂剂；氧化组合物和碳酸盐组合物的用量比为1g：5g；
14.进一步地，步骤三中碱液通过如下步骤配制：将碳酸钠、氢氧化钠、磷酸钠和水混合，搅拌25-30min得到碱液；碳酸钠、氢氧化钠、磷酸钠和水的用量比为3g：5g：1g：100ml；步骤三中酸液为15％的氢氟酸和10％的盐酸按照1:1的质量比进行混合。
15.进一步地，保护剂通过如下步骤制备：将环氧树脂在100-105℃的条件下加热，降低环氧树脂的粘度，将聚乙烯蜡在150-160℃的条件下熔化，将熔化的聚乙烯蜡加入到环氧树脂中，在135-145℃的条件下搅拌40-50min得到组分a，使用时将固化剂加入组分a中，搅拌8-10min后得到保护剂；环氧树脂、聚乙烯蜡和固化剂的用量比为200g：90-95g：70-80g；固化剂为二乙氨基丙胺。
16.本发明的有益效果：
17.1、利用除杂剂对原料铜进行精炼，如锡在熔融的铜中被氧化成氧化锡和二氧化锡，氧化锡为碱性与呈酸性的二氧化硅反应生成锡酸盐，二氧化锡和碳酸钠结合原料铜中生成的氧化硼反应生成二氧化碳和难熔结晶；这些杂质被造渣清除，增加铜的纯度；在后续的熔炼过程中加入磷和铁，少量的磷会增加铜的力学性能，对焊接性能也有良好的作用，而且可以提高熔融的铜的流动性；提高铁的含量，可以增加铜的可焊性和加工成型性；所以制成的铜带在延压时不会出现裂痕，并且易于焊接。
18.2、该易焊接铜带在电镀过程中镀上一层镍，可以在后续铜带的使用过程中减缓铜带的腐蚀，延长铜带的使用寿命；未镀有镀层的一侧在电镀前涂覆有保护剂，保护剂的熔点高于100℃，远高于电镀时的温度，所以在电镀时不会溶解于电解液中，其中的原料环氧树脂和聚乙烯蜡相溶性较差，形成非匀相体系，可以增加其固化后的机械性能，防止其脆性过高并且增加其韧性，涂覆在铜带一侧后可以防止铜带在电镀过程中弯曲，使铜带的一侧不被镀上镀层，便于后续焊接使用，并且减小了环氧树脂与金属的粘接作用，在铜带镀镍后便于去除。
19.3、该铜带未设有镀层的一侧在焊接时熔融连接，另一侧的镀层相互衔接，镍镀层的熔点比铜高所以在结构上不会受到影响，仍较焊缝处平整，而形成的焊缝的机械性能仍然较好，满足真空器件的使用要求。
具体实施方式
20.下面将结合本发明实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
21.实施例1
22.制备除杂剂，包括如下制备步骤：
23.将300g二氧化硅和100g氧化亚铜混合，在650℃的条件下煅烧40min，将煅烧好的二氧化硅和氧化亚铜研磨粉碎，得到氧化组合物；将1.6kg碳酸钙和400g碳酸钠混合，得到碳酸盐组合物；将400g氧化组合物和2kg碳酸盐组合物搅拌混合，用球磨机进行研磨，过80目筛后得到除杂剂。
24.实施例2
25.制备除杂剂，包括如下制备步骤：
26.将300g二氧化硅和100g氧化亚铜混合，在680℃的条件下煅烧50min，将煅烧好的二氧化硅和氧化亚铜研磨粉碎，得到氧化组合物；将1.6kg碳酸钙和400g碳酸钠混合，得到碳酸盐组合物；将400g氧化组合物和2kg碳酸盐组合物搅拌混合，用球磨机进行研磨，过80目筛后得到除杂剂。
27.实施例3
28.制备除杂剂，包括如下制备步骤：
29.将300g二氧化硅和100g氧化亚铜混合，在710℃的条件下煅烧60min，将煅烧好的二氧化硅和氧化亚铜研磨粉碎，得到氧化组合物；将1.6kg碳酸钙和400g碳酸钠混合，得到碳酸盐组合物；将400g氧化组合物和2kg碳酸盐组合物搅拌混合，用球磨机进行研磨，过80目筛后得到除杂剂。
30.实施例4
31.制备保护剂，包括如下步骤：
32.将2kg环氧树脂在100-105℃的条件下加热，降低环氧树脂的粘度，将900-950g聚乙烯蜡在150-160℃的条件下熔化，将熔化的聚乙烯蜡加入到环氧树脂中，在135-145℃的条件下搅拌40-50min得到组分a，使用时将700-800g二乙氨基丙胺加入组分a中，搅拌8-10min后得到保护剂。
33.实施例5
34.制备保护剂，包括如下步骤：
35.将2kg环氧树脂在100-105℃的条件下加热，降低环氧树脂的粘度，将900-950g聚乙烯蜡在150-160℃的条件下熔化，将熔化的聚乙烯蜡加入到环氧树脂中，在135-145℃的条件下搅拌40-50min得到组分a，使用时将700-800g二乙氨基丙胺加入组分a中，搅拌8-10min后得到保护剂。
36.实施例6
37.制备保护剂，包括如下步骤：
38.将2kg环氧树脂在100-105℃的条件下加热，降低环氧树脂的粘度，将900-950g聚乙烯蜡在150-160℃的条件下熔化，将熔化的聚乙烯蜡加入到环氧树脂中，在135-145℃的
条件下搅拌40-50min得到组分a，使用时将700-800g二乙氨基丙胺加入组分a中，搅拌8-10min后得到保护剂。
39.实施例7
40.制备真空器件用易焊接铜带，包括如下制备步骤：
41.步骤一：将原料铜总量的60％加入回转式精炼炉中，使回转式精炼炉的炉温达到1320℃，待原料铜熔融后，用喷粉罐向精炼炉内加入原料铜总质量0.6％的除杂剂并不断进行搅拌，在熔融的原料铜表面喷洒覆盖剂，保温氧化1.5h后进行第一次清渣作业；保温氧化期间不断通入氮气，氮气的流动速度为0.118nm3/h；第一次清渣作业后加入剩余的为总原料铜质量40％的原料铜，熔融后加入原料铜总质量40％除杂剂，熔炼50min后进行第二次清渣作业，留下的熔体利用超声波除气法除去其中的气体，加入铁粉和磷酸钠，熔炼50min后将熔体浇筑成铸锭；覆盖剂为木炭，除杂剂为实施例2制得；
42.步骤二：将铸锭加热到480℃，利用连续挤压机组进行挤压，将铸锭压制成铜板，将铜板边角进行切削并清洁掉碎铜屑；将铜板用电阻式退火炉在350℃的条件下退火，在退火后的铜板冷却至室温后用延压机组将铜板压制成0.2mm厚的铜带坯，将铜带坯铣边得到基带；
43.步骤三：将3kg碳酸钠、5kg氢氧化钠、1kg磷酸钠和100l水混合，搅拌25min得到碱液；将20l质量分数为15％的氢氟酸和20l质量分数为10％的盐酸混合得到酸液；将25kg硫酸镍、4.8kg氯化镍、4.2kg硼酸、30g1,4-丁炔二醇、5g十二烷基硫酸钠和100l水混合均匀得到电镀液；
44.将基带用600目打磨辊打磨至表面光亮，用碱液在85℃的条件下清洗15min，碱洗结束后的基带用酸液在40℃的条件下浸泡3min，干燥后在基带的一面涂布上0.3mm厚度的实施例5制得的保护剂，再将基带置于电镀液中进行电镀，电镀温度为45℃，时间为10min；去除保护剂后得到该易焊接铜带；电镀后将铜带用蒸馏水清洗，干燥后用剪切设备分切。
45.实施例8
46.制备真空器件用易焊接铜带，包括如下制备步骤：
47.步骤一：将原料铜总量的60％加入回转式精炼炉中，使回转式精炼炉的炉温达到1330℃，待原料铜熔融后，用喷粉罐向精炼炉内加入原料铜总质量0.6％的除杂剂并不断进行搅拌，在熔融的原料铜表面喷洒覆盖剂，保温氧化1.8h后进行第一次清渣作业；保温氧化期间不断通入氮气，氮气的流动速度为0.118nm3/h；第一次清渣作业后加入剩余的为总原料铜质量40％的原料铜，熔融后加入原料铜总质量40％除杂剂，熔炼55min后进行第二次清渣作业，留下的熔体利用超声波除气法除去其中的气体，加入铁粉和磷酸钠，熔炼55min后将熔体浇筑成铸锭；覆盖剂为木炭，除杂剂为实施例2制得；
48.步骤二：将铸锭加热到510℃，利用连续挤压机组进行挤压，将铸锭压制成铜板，将铜板边角进行切削并清洁掉碎铜屑；将铜板用电阻式退火炉在355℃的条件下退火，在退火后的铜板冷却至室温后用延压机组将铜板压制成0.2mm厚的铜带坯，将铜带坯铣边得到基带；
49.步骤三：将3kg碳酸钠、5kg氢氧化钠、1kg磷酸钠和100l水混合，搅拌25min得到碱液；将20l质量分数为15％的氢氟酸和20l质量分数为10％的盐酸混合得到酸液；将25kg硫酸镍、4.8kg氯化镍、4.2kg硼酸、30g1,4-丁炔二醇、5g十二烷基硫酸钠和100l水混合均匀得
到电镀液；
50.将基带用600目打磨辊打磨至表面光亮，用碱液在88℃的条件下清洗18min，碱洗结束后的基带用酸液在45℃的条件下浸泡4min，干燥后在基带的一面涂布上0.4mm厚度的实施例5制得的保护剂，再将基带置于电镀液中进行电镀，电镀温度为55℃，时间为15min；去除保护剂后得到该易焊接铜带；电镀后将铜带用蒸馏水清洗，干燥后用剪切设备分切。
51.实施例9
52.制备真空器件用易焊接铜带，包括如下制备步骤：
53.步骤一：将原料铜总量的60％加入回转式精炼炉中，使回转式精炼炉的炉温达到1340℃，待原料铜熔融后，用喷粉罐向精炼炉内加入原料铜总质量0.6％的除杂剂并不断进行搅拌，在熔融的原料铜表面喷洒覆盖剂，保温氧化2h后进行第一次清渣作业；保温氧化期间不断通入氮气，氮气的流动速度为0.118nm3/h；第一次清渣作业后加入剩余的为总原料铜质量40％的原料铜，熔融后加入原料铜总质量40％除杂剂，熔炼60min后进行第二次清渣作业，留下的熔体利用超声波除气法除去其中的气体，加入铁粉和磷酸钠，熔炼60min后将熔体浇筑成铸锭；覆盖剂为木炭，除杂剂为实施例2制得；
54.步骤二：将铸锭加热到540℃，利用连续挤压机组进行挤压，将铸锭压制成铜板，将铜板边角进行切削并清洁掉碎铜屑；将铜板用电阻式退火炉在360℃的条件下退火，在退火后的铜板冷却至室温后用延压机组将铜板压制成0.25mm厚的铜带坯，将铜带坯铣边得到基带；
55.步骤三：将3kg碳酸钠、5kg氢氧化钠、1kg磷酸钠和100l水混合，搅拌30min得到碱液；将20l质量分数为15％的氢氟酸和20l质量分数为10％的盐酸混合得到酸液；将25kg硫酸镍、4.8kg氯化镍、4.2kg硼酸、30g1,4-丁炔二醇、5g十二烷基硫酸钠和100l水混合均匀得到电镀液；
56.将基带用600目打磨辊打磨至表面光亮，用碱液在90℃的条件下清洗20min，碱洗结束后的基带用酸液在50℃的条件下浸泡5min，干燥后在基带的一面涂布上0.5mm厚度的实施例5制得的保护剂，再将基带置于电镀液中进行电镀，电镀温度为65℃，时间为20min；去除保护剂后得到该易焊接铜带；电镀后将铜带用蒸馏水清洗，干燥后用剪切设备分切。
57.对比例1：在实施例2的基础上不添加氧化组合物制备出除杂剂，再安装实施例8中的步骤制备出该易焊接铜带。
58.对比例2：在实施例8的基础上，步骤一中进一步熔炼的过程中不添加磷酸钠，其余步骤保持不变制备出该易焊接铜带。
59.对比例3：根据背景技术中公告号为cn106140862b的申请文件中的方法制备出0.2mm厚的铜带。
60.对实施例7-9和对比例1-3进行性能测试，性能测试的方法为通过焊接试验验证该易焊接铜带焊接处的机械性能，具体利用tig自动焊接机，首先调试tig自动焊接工艺参数：弧长：1-2mm；钨极尖端角度：30
°
；钨极伸出长度：5-6mm；错边度＜0.05tt；取实施例4-6及对比例1-3中铜带，铣切成4cm
×
4cm的方片各两块，对焊后对焊缝处进行取样分析，结果如表1所示：
61.表1
62.项目实施例7实施例8实施例9对比例1对比例2对比例3
hv/1kg256256258232205158σb(mpa)685.5685.7689.0606.3559.1486.9δ％0.50.50.60.40.30.3
63.由表1可以看出，实施例7-9中，铜带厚度越厚，焊缝处的维氏硬度越大，强度更好，可伸长量更大。
64.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
65.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。