一种采用粉末冶金法制备CuMn12Ni3精密电阻合金材料的方法技术

本发明专利技术公开了一种采用粉末冶金法制备CuMn12Ni3精密电阻合金材料的方法，包括以下步骤：S1、采用气雾化制备得到Cu粉、Ni粉及Mn粉，S2、按重量百分比Mn 11.5～12.5％，Ni 2.5～3.5％，余量为Cu进行配料，S3、冷等静压，S4、烧结，S5、挤压拉拔，S6、均匀化热处理。本发明专利技术采用粉末冶金法制备CuMn12Ni3精密电阻合金，通过真空熔炼减少元素烧损，可以避免外界杂质进入材料本体内，夹杂及烧损非常少，后续通过雾化制粉，并且通过工艺参数设定及不断试验、性能检测，研究出最优工艺参数，克服了现有技术的不足，使得制备的CuMn12N3i合金组织致密，少气孔、夹杂，无宏观、微观偏析等缺陷。微观偏析等缺陷。微观偏析等缺陷。

【技术实现步骤摘要】
一种采用粉末冶金法制备CuMn12Ni3精密电阻合金材料的方法


[0001]本专利技术涉及合金
，具体是涉及一种采用粉末冶金法制备 CuMn12Ni3精密电阻合金材料的方法。

技术介绍

[0002]铜锰合金作为一种电阻材料，是用来制作电子仪器、测量仪表以及其他工业装置中电阻元件的一种基本材料。作为电阻合金材料，其具有很小的电阻、低的温度系数、对铜的热电势低、电阻的高稳定性及较高的电阻率等特点，并可制成粉、线、箔、片、带、棒、管等形状。主要用于制作标准电阻器，分流器，精密或普通电阻元件、高等级计量用电压、电流、电桥、电位差计及其他仪器仪表的精密电阻元件，更适合制作基准用的标准电阻器的电阻元件。
[0003]由于锰的化学性质极为活波，极易发生氧化，锰在高温下极易氧化与挥发，故在熔炼时锰元素成分含量不易控制、目前国内生产的产品质量偏低，产能偏小，电阻温度系数偏大，无法满足国内高端市场的需求。促使各国科学研究工作者不断地进行了众多的研究工作，探寻合理的高性能CuMnNi系精密电阻合金工艺，以满足新技术不断发展的需要。
[0004]自从德国人研制出锰加宁合金以来，科研工作者经过不断的探索研宄，已开发出一系列铜锰合金，包括Cu
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Mn
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Ni、Cu
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Mn
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Si、Cu
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Mn
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Al、Cu
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Mn
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Sn等合金体系。其中应用最广泛的是Cu
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Mn
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Ni系合金，Cu
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Mn
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Ni拥有极低的电阻温度系数和对铜热电动势率，且易于变形加工，拥有良好的焊接性能，是用于分流器电阻的理想材料之一。
[0005]目前国内市场高端的锰铜合金都是进口的，国内生产工艺多采用非真空熔炼，生产的合金材料杂质含量高，成分组织不均匀，制成的各种精密仪表弹性元件性能相比国外较差。
[0006]目前，国内关于锰铜合金的制备方法主要有以下几种方法：
[0007]1)非真空熔铸
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电渣重熔法：金属铜、锰、镍配料，非真空熔炼，电渣重熔，元素易烧损，成分不均匀及一致性差。
[0008]2)真空熔炼
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金属型浇注：金属铜、锰、镍配料，真空熔炼，金属型浇注，方法对模具要求较高，对于特殊产品可实现性差。
[0009]3)水平连铸法：大气中熔炼，水平连铸棒、板材，材料烧损大，材料成分均匀性和各炉次一致性差。

技术实现思路

[0010]本专利技术针对现有技术存在的不足，提供了一种采用高均匀性粉末冶金法制备CuMn12Ni3精密电阻合金的方法。
[0011]为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案如下：
[0012]一种采用粉末冶金法制备CuMn12Ni3精密电阻合金材料的方法，包括以下步骤：
[0013]S1、制粉：
[0014]取电解铜板、电解镍板、电解锰片，分别装炉并进行真空熔炼提纯，然后将熔体分别采用气雾化法制粉得到相应雾化粉末，再采用超声波振动筛分机进行筛分，筛分的粉末粒度区间为20～55μm，最后经干燥得到Cu粉、Ni粉及Mn粉；
[0015]所述气雾化法制粉的工艺及参数为：取各熔体分别采用超音速雾化器作为雾化设备，在惰性气氛下，控制惰性气体流量为0.2～0.3m3/s，惰性气体压力为 4～6MPa，铜溶液雾化熔体温度为1200～1300℃，镍溶液雾化熔体温度为 1550～1650℃，锰溶液雾化熔体温度为1400～1500℃，分别制备得到相应雾化粉末；
[0016]说明：气雾化法制粉过程中，气体流量及气体压力主要是用于控制气雾化制粉的颗粒大小，如果气体流量计压力调小，会增大制粉的颗粒，不能达到预定目标，相反流量过大或者压力过大都会降低制粉颗粒尺寸，影响目标，雾化溶体温度是通过各元素的熔点决定的，一般都高于熔点100～200℃，过高或者过低都会影响制粉的质量，过低凝固太快，原子运动速度较慢，不利于后期制粉，相反，如果温度过高，首先挥发增强，且运动加快，需要先降温后进行操作，效率较低；
[0017]S2、配料：
[0018]按重量百分含量计，原料中各元素百分含量为：Mn 11.5～12.5％，Ni 2.5～3.5％，余量为Cu，按所述配比称取S1制备的Mn粉、Ni粉及Cu粉；
[0019]S3、冷等静压：
[0020]将配好的CuMn12Ni3合金粉末采用冷等静压技术压制成CuMn12Ni3压坯；
[0021]S4、烧结：
[0022]将压好的CuMn12Ni3压坯在还原性气氛下烧结，得到烧结坯；
[0023]S5、挤压拉拔：
[0024]将完成烧结的CuMn12Ni3烧结坯采用热挤压法进行挤压，并进行冷拉拔处理；
[0025]S6、均匀化热处理：
[0026]将完成拉拔后的CuMn12Ni3丝材进行均匀化热处理，均匀化热处理的温度为780～830℃，均匀化热处理的时间为2.5～3h，然后冷却，得到CuMn12Ni3精密电阻合金丝。
[0027]说明：真空熔炼是在接近绝对真空下(真空度在0.3
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0.5pa)进行材料熔炼，在熔炼过程避免非真空产生吸气及氧化问题，并且原材料通过雾化制粉后，再经混粉、烧结、挤压后材料组织更为均匀、致密，无熔炼偏析现象。
[0028]进一步地，在上述方案中，所述步骤S3中，冷等静压的压力为300～400MPa，冷等静压的压制时间为20～25min。
[0029]说明：压力过低不利于压坯成型，紧实度很差，比较松散，压力过大造成粘合力太强，中间空间太小，压坯内应力增大，压坯脱模后开裂，因此必须控制在一定范围内。
[0030]进一步地，在上述方案中，所述步骤S4中，还原性气氛为氢气、分解氨或 CO气氛中的任一种。
[0031]进一步地，在上述方案中，所述步骤S4中，烧结温度为980～1030℃，烧结时间为3～4h。
[0032]说明：烧结温度过低，导致无法成型，过高则会出现过烧，氧化现象，烧结时间太短也会导致无法成型，时间太长则会导致材料松散，紧实度降低，效率偏低问题，因此必须控
制在合理的范围内。
[0033]进一步地，在上述方案中，所述步骤S5中，热挤压温度为830～880℃880℃。
[0034]说明：热挤压是让合金材料属于加热态，材料塑性好，可以有大变形，通过热挤压可以挤压成所需棒料的尺寸，并且热挤压具有变形条件好，挤压的制品尺寸精确、表面质量好且有细化晶粒组织、生产灵活性大的特点。
[0035]进一步地，在上述方案中，所述步骤S5中，冷拉拔丝处理在室温下进行，中间退火温度为780～830℃，时间为2.5～3h。
[0036]说明：冷拉拔丝处理为常温态操作，可以提高材料硬度及强度，材料通过多道次拉拔至成品尺寸，可提高材料韧性和抗本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种采用粉末冶金法制备CuMn12Ni3精密电阻合金材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、制粉：取电解铜板、电解镍板、电解锰片，分别装炉并进行真空熔炼提纯，然后将熔体分别采用气雾化法制粉得到相应雾化粉末，再采用超声波振动筛分机进行筛分，筛分的粉末粒度区间为20～55μm，最后经干燥得到Cu粉、Ni粉及Mn粉；所述气雾化法制粉的工艺及参数为：取各熔体分别采用超音速雾化器作为雾化设备，在惰性气氛下，控制惰性气体流量为0.2～0.3m3/s，惰性气体压力为4～6MPa，铜溶液雾化熔体温度为1200～1300℃，镍溶液雾化熔体温度为1550～1650℃，锰溶液雾化熔体温度为1400～1500℃，分别制备得到相应雾化粉末；S2、配料：按重量百分含量计，原料中各元素百分含量为：Mn 11.5～12.5％，Ni2.5～3.5％，余量为Cu，按所述配比称取S1制备的Mn粉、Ni粉及Cu粉；S3、冷等静压：将配好的CuMn12Ni3合金粉末采用冷等静压技术压制成CuMn12Ni3压坯；S4、烧结：将压好的CuMn12Ni3压坯在还原性气氛下烧结，得到烧结坯；S5、挤压拉拔：将完成烧结的CuMn12Ni3烧结坯采用热挤压法进行挤压，并进行冷拉拔处理；S6、均匀化热处理：将完成拉拔后的CuMn12Ni3丝材进行均匀化热处理，均匀化热处理的温度为780～830℃，均匀化热处理的时间为2.5～3h，然后冷却，得到CuMn12Ni3精密电阻合金丝。2.根据权利要求1所述的一种采用粉末冶金法制备CuMn12Ni3精密电阻合金材料的方法，其特征在于，所述步骤S3中，冷等静压的压力为300～400MPa，冷等静压的压制时间为20～25min。3.根据权利要求1所述的一种采用粉末冶金法制备CuMn...

【专利技术属性】
技术研发人员：王朝阳，贺猛，孙君鹏，郭创立，杨红艳，王群，刘向东，田东松，王杰飞，王鑫，
申请(专利权)人：陕西斯瑞扶风先进铜合金有限公司，
类型：发明
国别省市：