通过增加共格孪晶界比例提高纯铜晶界腐蚀抗力的方法技术

本发明专利技术属于电池领域，公开了通过增加共格孪晶界比例提高纯铜晶界腐蚀抗力的方法，包括以下步骤：对纯铜进行反复室温多向锻造，然后600℃再结晶退火10min，使其达到组织均匀化；将组织均匀化的纯铜进行小变形冷轧，轧制变形量为5%，然后在650℃下真空退火5~15 min。本发明专利技术通将纯铜经过小变形高温短时间退火得到初次再结晶组织，初次再结晶组织的晶界特征分布虽然已经具有一定比例的∑3特殊晶界，但是其中共格孪晶界的比例不高，存在相当数量的非共格孪晶界，本发明专利技术在初次再结晶的基础上延长退火时间，进一步让晶粒有所长大，结果表明，随着晶粒的长大，共格孪晶界的比例在单调增加，最终超过50%，极大的提高了纯铜的晶界腐蚀抗力。极大的提高了纯铜的晶界腐蚀抗力。极大的提高了纯铜的晶界腐蚀抗力。

【技术实现步骤摘要】
通过增加共格孪晶界比例提高纯铜晶界腐蚀抗力的方法


[0001]本专利技术涉及材料领域，尤其涉及通过增加共格孪晶界比例提高纯铜晶界腐蚀抗力的方法。

技术介绍

[0002]Cu是一种低层错能金属，具有面心立方结构。由于其具有优良的耐腐蚀、导热和导电性能，常作为耐腐蚀元器件、热交换器、电线、电子元件等的原材料。虽然铜耐腐蚀性能优良，但是在一些特定的条件下，如在湿卤素、硫化物及氧化性酸等环境中，会容易发生晶界腐蚀。目前提高铜晶界腐蚀抗力的方法有：一、覆盖保护法，在铜表面涂覆一层防锈油漆、油、塑料等，使铜表面不直接接触腐蚀介质来起到腐蚀防护；二、加入缓蚀剂；三、通过确定合适的合金成分及微合金化方式来获得具有耐晶界腐蚀能力更强的铜材料等。
[0003]上述的几种提高铜晶界腐蚀抗力的措施，尽管能够在一定程度上减缓晶界腐蚀现象的产生，但这些传统的方法不仅成本比较高而且还不能够从源头上解决晶界腐蚀的问题。想要根本上解决这一问题，需要从晶界本身的结构和性能入手，因此，就要用到“晶界工程”技术。晶界工程(grain boundary engineering，GBE)又称为晶界特征分布(grain boundary character distribution，简称GBCD)优化，即通过改变合金化、形变和热处理的方式，来增加多晶材料中特殊晶界的占比，从而合理优化材料的GBCD使特殊晶界可以有效打断一般大角度晶界网络的连通性，进而使材料的晶界腐蚀抗力得到明显的提高。
[0004]过去二十多年中，人们针对纯铜这类中低层错能面心立方材料的晶界工程研究，主要是通过小变形高温短时退火等适当的形变热处理来提高CSL(Σ3、Σ9、Σ27)特殊晶界的比例。主要是Σ3特殊晶界的比例。在∑3特殊晶界中，有一部分是共格孪晶界，但也存在相当数量的非共格孪晶界。其中低能稳定的是共格孪晶界。共格孪晶界的比例对于材料的晶界腐蚀抗力具有至关重要的作用。所以想要提高铜及铜合金晶界腐蚀抗力，就得想办法提高共格孪晶界的比例。此外，过去人们对于Σ3特殊晶界的比例是基于取向差来测定的，无法准确的测定出共格孪晶界的比例。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供通过增加共格孪晶界比例提高纯铜晶界腐蚀抗力的方法。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0007]通过增加共格孪晶界比例提高纯铜晶界腐蚀抗力的方法，包括以下步骤：
[0008](1)对纯铜进行反复室温多向锻造和600℃再结晶退火使其达到组织均匀化。
[0009]采用四柱通用液压机来进行多向锻造，在每轮的多向锻造之前都用砂纸将纯铜表面的氧化层磨掉，露出Cu的金属本色，用液压机将纯铜分别从x、y、z三个方向进行锻造，每次的压缩量为50％，由于金属具有塑性，每一次下压后样品垂直于下压方向的位置会发生鼓起，为了避免样品压斜而引起织构，所以每次下压后都需要将鼓起的部分用锉刀磨平，使其能在液压机上立平。在每次多向锻造后，需要在600℃下进行10min的退火，使其变形晶粒
发生回复再结晶。为了防止样品被氧化，退火需要在真空的石英管中进行，真空退火炉的型号为OTF
‑
1200X。每完成一次从三个方向分别下压和退火为完成一轮多向锻造。本专利技术实施例中，对纯铜进行4轮多向锻造。
[0010](2)将组织均匀化的纯铜进行小变形冷轧(冷轧温度为室温20℃左右，轧制变形量为5％)后使用线切割机将样品切割出厚度为1.5mm的三个试样，分别在650℃下真空退火5min、10min、15min。
[0011]本专利技术通过五参数分析与晶界界面匹配定量表征的方法可以准确的测定出共格孪晶界的比例。经过小变形高温短时间退火得到的是刚刚完成再结晶的一种组织也就是初次再结晶组织。这种初次再结晶组织的晶界特征分布，虽然已经具有一定比例的∑3特殊晶界，但是其中共格孪晶界的比例不高，存在相当数量的非共格孪晶界。本专利技术在初次再结晶的基础上进一步延长退火时间，让晶粒有所长大，再测定共格孪晶界的占比，结果表明：随着晶粒的长大，共格孪晶界的比例在单调增加，最终超过50％，极大的提高了纯铜的晶界腐蚀抗力。
附图说明
[0012]图1为为五参数分析方法示意图。
[0013]图2为99.99％纯铜的均匀化组织；其中，(a)99.99％纯铜取向成像显微图(；b，c)99.99％纯铜晶界重构图；(d)99.99％纯铜晶界取向差分布图。
[0014]图3为经650℃不同退火时间处理的99.99％纯铜样品组织；其中，
[0015](a)退火5min取向成像显微图；(b，c)退火5min晶界重构图；(d)退火5min晶界取向差分布图；
[0016](e)退火10min取向成像显微图；(f，g)退火10min晶界重构图；(h)退火10min晶界取向差分布图；
[0017](i)退火15min取向成像显微图；(j，k)退火15min晶界重构图；(l)退火15min晶界取向差分布。
[0018]图4为650℃下不同退火时间的99.99％纯铜样品取向差为<1 1 1>/60
°
(∑3晶界)的晶界面分布；其中，(a)5min退火处理；(b)10min退火处理；(c)15min退火处理。
[0019]图5为半高宽W的获取示意图。
[0020]图6为共格孪晶界比例示意图。
[0021]图7为极化曲线示意图。
[0022]图8为样品在氯化铁盐酸酒精溶液腐蚀1h后的表面形貌。
具体实施方式
[0023]一、通过增加共格孪晶界比例提高纯铜晶界腐蚀抗力
[0024](1)为了消除纯铜样品初始状态(可能的织构和组织不均匀性)对实验的影响，需要对样品进行组织均匀化处理，即经反复室温多向锻造和600℃再结晶退火使试样达到组织均匀化，得到能够用来做后续实验的理想样品。采用四柱通用液压机来进行多向锻造。在每轮的多向锻造之前都应将样品表面的氧化层用砂纸磨掉，露出Cu的金属本色即紫红色。用液压机将样品分别从x、y、z三个方向进行锻造，每次的压缩量为50％。由于金属具有塑
性，每一次下压后样品垂直于下压方向的位置会发生鼓起，为了避免样品压斜而引起织构，所以每次下压后都需要将鼓起的部分用锉刀磨平，使其能在液压机上能够立平。在每次多向锻造后，需要在600℃下进行10min的退火，使其变形晶粒发生回复再结晶。为了防止样品被氧化，退火需要在真空的石英管中进行，真空退火炉的型号为OTF
‑
1200X。每完成一次从三个方向分别下压和退火为完成一轮多向锻造。本实施例对样品进行了4轮多向锻造，得到了组织均匀化的样品。
[0025](2)将组织均匀化的样品进行小变形冷轧((冷轧温度为室温20℃左右，轧制变形量为5％)后使用线切割机将样品切割出厚度为1.5mm的三个试样，分别在650℃下真空退火5min、10min、15min后在轧制表面附近得到晶粒尺寸小、明显长大和显本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.通过增加共格孪晶界比例提高纯铜晶界腐蚀抗力的方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）对纯铜进行反复室温多向锻造，然后600℃再结晶退火10min，使其达到组织均匀化；（2）将组织均匀化的纯铜进行小变形冷轧，冷轧温度为20℃，轧制变形量为5%，然后在650℃下真空退火5 ~15 min。2. 根据权利要求1所述的通过增加共格孪晶界比例提高纯铜晶界腐蚀抗力的方法，其特征在于，步骤（1）中，采用四柱通用液压机来进行多向锻造，在每轮的多向锻造之前都用砂纸将纯铜表面的氧化层磨掉，露出Cu的金属本色，用液压机将纯铜分别从x、y、z...

【专利技术属性】
技术研发人员：王卫国，任帅，陈松，王宗谱，冯小铮，
申请(专利权)人：福建工程学院，
类型：发明
国别省市：