一种铍铜母合金的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种铍铜母合金的制备方法，根据待制备铍铜母合金中铜、铍含量，称取铜粉和氧化铍粉末；称取石墨粉；对所述氧化铍粉末进行包膜处理后，将氧化铍粉末、铜粉和石墨粉混合均匀，获得混合粉；再对混合粉进行压制处理，获得板坯；然后对板坯进行轧制，获得碎块后，进一步破碎，获得粒径不超过1mm的坯料粉；将坯料粉于250

【技术实现步骤摘要】
一种铍铜母合金的制备方法


[0001]本专利技术涉及一种铍铜母合金的制备方法，属于金属材料制造领域。

技术介绍

[0002]铍是一种轻金属元素，主要应于特种合金生产，对有色金属特别是铜、铝合金的强化效应明显，在航空、航天等工业领域有其特殊的价值，在国民经济各部门亦有广泛的应用。
[0003]目前，常见铍铜母合金生产工艺为大气非自耗电弧熔炼法，采用大气连通式石墨电极生产，其生产现场常需采用各种防护设备设施及措施，以更好地防护操作人员并保护环境，各生产企业投入巨大。该生产方式沿用了数十年，生产工艺比较稳定，为国民经济提供了可靠的原材料。但电弧温度高，碳热还原反应不光生成铍，更大量生成碳化铍。碳热还原反应生成铍后，由于其活性高，容易被氧化、挥发，造成铍的损耗，降低了铍金属的回收率，且污染车间内外的环境。另一方面，大气连通式生产方式，无法避免微小的铍颗粒进入环境，尽管量少，长年累月对生产人员的身体造成不可逆的影响亦不可忽略。故改进现有的生产技术、生产工艺，以达成更高的环保标准，提高产品质量、降低成本就显得非常有必要，具有很大的社会效益。
[0004]真空冶金是在低于或远低于常压下进行金属及合金的冶炼和加工的冶金方法。真空对冶金过程的重要作用主要是：(1)为有气态生成物的冶金反应创造有利的化学热力学和动力学条件，从而使某些在常压下难以进行的冶金过程在真空条件下得以实现；(2)降低气体杂质及易挥发性杂质在金属中的溶解度，相应地降低其在金属中的含量；(3)降低金属或杂质挥发所需温度，并提高金属与杂质间的分离系数(见真空精炼)；(4)减轻或避免金属或其他反应剂与空气的作用，避免气相杂质对金属或合金的污染。真空冶金主要用于真空分离、真空还原、真空精炼、真空熔铸、热处理、真空镀膜等。
[0005]在真空条件下，还原金属的化合物或矿石以制取金属或合金的方法得到了较广的应用。真空在还原过程中所起的作用，除能避免还原剂和还原出的金属被空气氧化及氮的污染外，更重要的是对生成气态产物(如金属蒸气、CO等)的冶金反应特别有利。例如，金属氧化物在碳还原时，其反应式为： (设Me为二价)2MeO(s)+C(s)=2Me+CO2(g)(或CO)反应产生气态CO2或CO，有时还产生气态金属Me。根据吕查德里原理(Principle of Lechatelier)，降低生成物的分压有利于还原反应的进行，这样势必在设备结构、材质、能耗等方面带来效益。
[0006]真空还原已在有色金属冶金中广为应用，真空碳还原已成为生产金属铌的主要方法，它也是金属矾、钽的生产的重要方法。在真空中用硅作还原剂的真空硅热还原法，以及在真空中用铝作还原剂的真空铝热还原法生产某些低沸点金属，如钙、镁、钡等，由于其工艺简单、成本较低，而成为这些金属的工业生产方法之一。真空还原通常在真空电阻炉或真空感应炉中进行。
[0007]真空冶金在铍铜母合金的生产应用是一个降低生成物的分压有利于还原反应持续且高效进行的典型场景。真空自耗电极电弧熔炼条件下，相当于冶金生产的闪速熔炼条件，BeC的生成渣能明显减少，且渣量被控制在最小的程度。当渣量很少时，对产品质量影响很小，而且这种影响也很容易消除。
[0008]中国专利技术专利说明书CN106676317A公开了一种高强度高导热性铍铜合金的制备方法，其先将铜、铍等合金元素混合后，压制形成电极板，再重复进行3次自耗电极熔炼后，热处理，获得铍铜合金。该制备方法虽然能获得较为纯净的金属材料坯锭，但是过程相对复杂，需要进行多次熔炼和热处理，且其铍铜合金中铍的含量较低，仅为2.3
‑
3.7%；另外，所用的单质铍价格较高。
[0009]中国专利技术专利说明书CN103866155A公开了一种铍铜合金生产及铸锭工艺，其先在石墨坩埚内铺设一层铜原料，再铺设一层氧化铍和炭黑的混合物，反复多次铺设后在上面铺设一层铜原料，再将炉渣覆盖在铜原料上面，随后进行电弧炉熔炼，获得铍含量为3.85
‑
4.1%的铍铜母合金。该工艺中，熔炼原料中铜原料和氧化铍为相对独立的层结构，所需熔炼时间较长，达两个半小时，另外，其后续还需通过铸锭及中频炉熔炼使得铍铜合金的含量更加均匀，这无疑加大了工艺复杂度及生产能耗。

技术实现思路

[0010]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种高铍含量的铍铜母合金的制备方法。
[0011]本专利技术可有效解决当前铍铜母合金大气连通式石墨非自耗电极电弧炉熔炼生产工艺中存在的一系列问题，如因金属挥发而造成的回收率低、对生产车间内外环境的污染、能耗高成本高等问题，为铍铜母合金，特别是高铍含量的铍铜母合金生产提供一种全新的方法与工艺，有助于实现高铍含量的铍铜母合金的低成本、高性能、零污染生产。
[0012]本专利技术的技术方案如下：一种铍铜母合金的制备方法，所述铍铜母合金中，铍的含量为8wt%
‑
18wt%，铜的含量为82
‑
92wt%；包括如下步骤：S1、根据待制备铍铜母合金中铜、铍含量，称取铜粉和氧化铍粉末；称取石墨粉；其中，所述石墨粉的称取量为通过碳热还原法将所述氧化铍粉末还原获得铍和CO2所需碳当量的1.005
‑
1.015倍；所述铜粉呈颗粒状；S2、对所述氧化铍粉末进行包膜处理后，将氧化铍粉末、铜粉和石墨粉混合均匀，获得混合粉；其中，包膜处理是指对氧化铍粉末的表面施加PVA，使得氧化铍粉末的表面覆盖有PVA膜层；可选的，通过喷雾法对氧化铍粉末进行施加PVA，也可通过CN201620280628.6等现有技术所述的包膜机进行包膜；S3、对S2获得的混合粉进行压制处理，获得厚度为1.5
‑
2.5mm的板坯；其中，压制处理时的压力大小为0.6
‑
1.9t/cm2；S4、对S3中获得的板坯进行轧制，获得碎块后，进一步破碎，获得粒径不超过1mm的
坯料粉；其中，轧制时，所用轧机的辊缝大小为0.8
‑
1.2mm；S5、将S4获得的坯料粉于250
‑
310℃条件下退火0.7
‑
1.5h后，添加石蜡粉，混合均匀，再压制成型，获得柱状生坯；其中，石蜡粉的添加量为坯料粉的0.4
‑
0.6wt%，进一步为坯料粉的0.45
‑
0.55wt%；压制成型时，压力为130
‑
180MPa；S6、对S5获得的柱状生坯进行加压烧结，获得工作电极；其中，加压烧结时，先以2.5
‑
3.5℃/min的升温速率从室温升温至800℃，再以1.5
‑
2.5℃/min的升温速率升温至820
‑
980℃，保温45
‑
90min；S7、将S6获得的工作电极装入真空自耗电弧炉，进行真空自耗电极电弧熔炼，获得铍铜母合金。
[0013]进一步地，所述铍铜母合金由铍和铜组成，其中铍的含量为8
‑
18wt%，余量为铜及不可避免的杂质。
[本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铍铜母合金的制备方法，其特征在于，所述铍铜母合金中，铍的含量为8wt%
‑
18wt%，铜的含量为82
‑
92wt%；包括如下步骤：S1、根据待制备铍铜母合金中铜、铍含量，称取铜粉和氧化铍粉末；称取石墨粉；其中，所述石墨粉的称取量为通过碳热还原法将所述氧化铍粉末还原获得铍和CO2所需碳当量的1.005
‑
1.015倍；所述铜粉呈颗粒状；S2、对所述氧化铍粉末进行包膜处理后，将氧化铍粉末、铜粉和石墨粉混合均匀，获得混合粉；其中，包膜处理是指对氧化铍粉末的表面施加PVA，使得氧化铍粉末的表面覆盖有PVA膜层；S3、对S2获得的混合粉进行压制处理，获得厚度为1.5
‑
2.5mm的板坯；其中，压制处理时的压力大小为0.6
‑
1.9t/cm2；S4、对S3中获得的板坯进行轧制，获得碎块后，进一步破碎，获得粒径不超过1mm的坯料粉；其中，轧制时，所用轧机的辊缝大小为0.8
‑
1.2mm；S5、将S4获得的坯料粉于250
‑
310℃条件下退火0.7
‑
1.5h后，添加石蜡粉，混合均匀，再压制成型，获得柱状生坯；其中，石蜡粉的添加量为坯料粉的0.4
‑
0.6wt%；压制成型时，压力为130
‑
180MPa；S6、对S5获得的柱状生坯进行加压烧结，获得工作电极；其中，加压烧结时，先以2.5
‑
3.5℃/min的升温速率从室温升温至800℃，再以1.5
‑
2.5℃/min的升温速率升温至820
‑
980℃，保温45
‑
90min；S7、将S6获得的工作电极装入真空自耗电弧炉，进行真空自耗电极电弧熔炼，获得铍铜母合金。2.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾志彦，黄劲松，刘会群，王松林，郭庆，彭时军，谢奕斌，刘睿杰，黄燕海，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：