CN113088727A - 一种铜银合金的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铜银合金的制备方法，包括以下步骤：(1)称料；(2)熔炼：将合金原料投入线圈坩埚内，抽真空至0.1Pa以下，随后充入保护气体至0.08～0.02MPa，随后送电加热，得到合金熔体，当合金熔体温度达到900±80℃后，保温0.5～1.5小时，当合金熔体温度达到浇铸温度900～1100℃时保温8～12分钟，得熔融液体；(3)浇铸：将熔融液体通过具有多个小孔径漏孔的漏斗浇铸到石墨模具中，浇铸时间35～55s，冷却成型，即得所述铜银合金。本发明所述方法使用小孔径漏孔的漏斗浇铸，浇铸过程产生振动设计避免缩孔、气孔的产生，该浇铸方式增加了产品的良率，节省了成本，降低了功耗。

Description

一种铜银合金的制备方法
技术领域
本发明涉及一种合金的制备方法，具体涉及一种铜银合金的制备方法。
背景技术
铜锡银三元合金应用在电子科技领域。由于银合金中银元素在高温负压环境下蒸汽压高，各元素密度、熔点差异非常大，不易形成组分均匀的合金，另外该合金会因其特性，熔炼温度，冷却速度，引起内部裂纹，严重影响材料浇铸成型。
使用常规的熔炼浇铸方法来进行重力浇铸，而且浇注过程时合金液体流速过快。该方法浇铸成型的银合金良率十分低下，成本过高，而且组分均匀性很难保证。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足之处而提供一种铜银合金的制备方法。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种铜银合金的制备方法，包括以下步骤：
(1)称料：
按照铜银合金所需的配比称取Cu原料、Sn原料以及Ag原料；
(2)熔炼：
将合金原料投入线圈坩埚内，抽真空至0.1Pa以下，随后充入保护气体至0.08～0.02MPa，随后送电加热，得到合金熔体，当合金熔体温度达到900±80℃后，保温0.5～1.5小时，当合金熔体温度达到浇铸温度900～1100℃时保温8～12分钟，得熔融液体；
(3)浇铸：
将熔融液体通过具有多个小孔径漏孔的漏斗浇铸到石墨模具中，浇铸时间35～55s，冷却成型，即得所述铜银合金。
本发明所述铜银合金的制备方法采用小孔径漏孔的漏斗进行浇铸，浇铸过程产生振动设计避免缩孔、气孔的产生；控制浇铸时间，可以均匀的将高温溶液在模具中冷却，改善了旧式的快速浇铸过程中形成顶部缩孔以及大的内部气孔缺陷与裂痕，而且冷却过程中合金液体可以均匀地冷却，成型后的合金组分均匀性好。发明人发现，当浇铸时间过长或过短均会使合金铸锭出现裂痕、分层冷却现象，当浇铸时间为35～55s制得的铸锭成型性好，铸锭未出现裂痕、分层、内部气孔等缺陷。
作为本发明所述铜银合金的制备方法的优选实施方式，所述铜银合金包含以下重量百分含量的组分：Cu 40～60wt％、Sn 20～40wt％和余量的Ag。本发明所述铜银合金的制备方法尤其适用于上述成分的合金的制备，组分均匀性可以达到±0.5％。
作为本发明所述铜银合金的制备方法的优选实施方式，所述漏孔的孔径为5～7mm。
作为本发明所述铜银合金的制备方法的优选实施方式，所述漏孔的数量为3～5个。
作为本发明所述铜银合金的制备方法的优选实施方式，在熔炼之前还包括对线圈坩埚和熔炼炉进行清洗的步骤：抽真空至0.1Pa以下，随后充入保护气体至0.06～0.09MPa，随后送电加热，温度达到1100～1200℃后停止加热，冷却至少2h后取出，清理熔炼炉和坩埚至无颗粒和粉尘。
作为本发明所述铜银合金的制备方法的优选实施方式，所述石墨模具为涂覆有脱模剂的石墨模具。
作为本发明所述铜银合金的制备方法的优选实施方式，所述浇铸之前还包括对石墨模具进行加热处理的步骤。加热处理的目的是去除湿气水分，保持干燥，加热的温度高于100℃。
作为本发明所述铜银合金的制备方法的优选实施方式，所述石墨模具具有长方体空腔。本方法尤其适用于制备方锭形状的铜银合金。
作为本发明所述铜银合金的制备方法的优选实施方式，所述熔炼为：将合金原料投入线圈坩埚内，抽真空至0.1Pa以下，随后充入保护气至0.08～0.02MPa，随后送电加热，得到合金熔体，当合金熔体温度达到900±80℃后，保温1小时，当合金熔体温度达到浇铸温度900～1100℃时保温10分钟，得熔融液体。
本发明的有益效果在于：本发明提供了一种铜银合金的制备方法，本发明所述方法使用小孔径漏孔的漏斗浇铸，浇铸过程产生振动设计避免缩孔、气孔的产生，均匀缓速的浇铸方式比快速浇铸增加了产品的良率，节省了成本，降低了功耗。
具体实施方式
为更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
本发明所述铜银合金的制备方法的一种实施例，本实施例所述铜银合金包含以下组分：Cu 55wt％、Sn 25wt％和Ag 20wt％。
本实施例所述铜银合金的制备方法包括以下步骤：
(1)将合金原料按照银合金产品规格书记录好原料批号、数量、并检查外观及包装，以及原料质量证明书和表面情况无杂质污渍，可以保证对纯度的要求；将原料按照规格书确认原料配比、重量进行配料并选择合适坩埚和模具，这种配料方式有效降低不同金属元素之间的熔点与密度差异，避免熔炼不完全或者组分偏析；称量物料是要使用有校准标签的电子称，并用砝码复核量具，然后才能使用；物料放入坩埚时需要缓慢轻放，如造成坩埚出现裂痕则不可使用；
(2)对线圈坩埚和熔炼炉进行清洗：
抽真空至0.1Pa以下，随后充入氩气至0.06～0.09MPa，随后送电加热，温度达到1100～1200℃后停止加热，冷却至少2h后取出，清理熔炼炉和坩埚至无颗粒和粉尘；
(3)将需要熔炼的合金原料投入线圈坩埚内，石墨模具经过加热处理去除湿气水分，保持炉内干燥，将石墨模具安装在模具安装平台上，将石墨模具和漏斗对好位置，避免浇铸时撒漏；
(4)熔炼：
将合金原料投入线圈坩埚内，抽真空，在真空度为0.1Pa以下停止抽真空，充入氩气至真空表读数为0.08～0.02MPa时停止，随后送电加热，得到合金熔体，当合金熔体温度达到900±80℃后，保温1小时，合金溶液的表面氧化物发生还原反应使表面无氧化物漂浮，当合金熔体温度达到浇铸温度900～1100℃时保温10分钟，得熔融液体；
(5)浇铸：
扳动转动电极的手柄杆，将浇铸温度的熔融液体(熔融液体温度高于浇铸温度，需将温度降到浇铸温度才能进行浇铸)保持连续不断地浇铸到漏斗上且不洒出漏斗，熔融液体通过具有4个孔径为6mm漏孔的漏斗浇铸到预先喷好脱模剂的石墨模具中，该石墨模具具有长方体空腔，浇铸时间40s，冷却成型，即得所述铜银合金；
(6)将所得铜银合金去除外表氧化层，进行水浸式超声波扫描并检测组分、杂质和气体含量，剔除不符合要求的成品，确保合金内部没有气孔、夹渣等缺陷，保证合金熔炼质量。
本实施例所述铜银合金的制备方法采用新浇铸方式可以均匀的将高温溶液在模具中冷却，改善了旧式的快速浇铸过程中形成顶部缩孔以及大的内部气孔缺陷与裂痕，而且冷却过程中合金液体均匀地冷却，成型后的合金组分均匀性好。
经检测，本实施例所述方法制得的铜银合金铸锭成型性好，组分均匀性可以达到±0.5％。
实施例2
本实施例所述铜银合金的制备方法与实施例1的不同之处仅在于步骤(5)中浇铸时间的不同，本实施例浇铸时间为35s。
经检测，本实施例所述方法制得的铜银合金铸锭成型性好，组分均匀性可以达到±0.5％。
实施例3
本实施例所述铜银合金的制备方法与实施例1的不同之处仅在于步骤(5)中浇铸时间的不同，本实施例浇铸时间为55s。
经检测，本实施例所述方法制得的铜银合金铸锭成型性好，组分均匀性可以达到±0.5％。
对比例1
本对比例所述铜银合金的制备方法与实施例1的不同之处仅在于步骤(5)中浇铸时间的不同，本对比例浇铸时间为25s。
本对比例所述方法制得的合金铸锭出现裂痕、分层冷却现象，铸锭不成型。
对比例2
本对比例所述铜银合金的制备方法与实施例1的不同之处仅在于步骤(5)中浇铸时间的不同，本对比例浇铸时间为65s。
本对比例所述方法制得的合金铸锭出现裂痕、分层冷却现象，铸锭不成型。
对比例3
本对比例与实施例1不同之处仅在于步骤(5)中使用的漏斗的不同，本对比例中，漏斗的漏孔为一个，孔径为12mm。
本对比例所述方法制得的合金铸锭出现裂痕、分层冷却现象，铸锭不成型。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种铜银合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)称料：
按照铜银合金所需的配比称取合金原料：Cu原料、Sn原料以及Ag原料；
(2)熔炼：
将合金原料投入线圈坩埚内，抽真空至0.1Pa以下，随后充入保护气体至0.08～0.02MPa，随后送电加热，得到合金熔体，当合金熔体温度达到900±80℃后，保温0.5～1.5小时，当合金熔体温度达到浇铸温度900～1100℃时保温8～12分钟，得熔融液体；
(3)浇铸：
将熔融液体通过具有多个小孔径漏孔的漏斗浇铸到石墨模具中，浇铸时间35～55s，冷却成型，即得所述铜银合金。
2.如权利要求1所述铜银合金的制备方法，其特征在于，所述铜银合金包含以下重量百分含量的组分：Cu 40～60wt％、Sn 20～40wt％和余量的Ag。
3.如权利要求1所述铜银合金的制备方法，其特征在于，所述漏孔的孔径为5～7mm。
4.如权利要求3所述铜银合金的制备方法，其特征在于，所述漏孔的数量为3～5个。
5.如权利要求1所述铜银合金的制备方法，其特征在于，在熔炼之前还包括对线圈坩埚和熔炼炉进行清洗的步骤：抽真空至0.1Pa以下，随后充入保护气体至0.06～0.09MPa，随后送电加热，温度达到1100～1200℃后停止加热，冷却至少2h后取出，清理熔炼炉和坩埚至无颗粒和粉尘。
6.如权利要求1所述铜银合金的制备方法，其特征在于，所述石墨模具为涂覆有脱模剂的石墨模具。
7.如权利要求1所述铜银合金的制备方法，其特征在于，所述浇铸之前还包括对石墨模具进行加热处理的步骤。
8.如权利要求1所述铜银合金的制备方法，其特征在于，所述石墨模具具有长方体空腔。
9.如权利要求1所述铜银合金的制备方法，其特征在于，所述熔炼为：将合金原料投入线圈坩埚内，抽真空至0.1Pa以下，随后充入保护气至0.08～0.02MPa，随后送电加热，得到合金熔体，当合金熔体温度达到900±80℃后，保温1小时，当合金熔体温度达到浇铸温度900～1100℃时保温10分钟，得熔融液体。
10.如权利要求1所述铜银合金的制备方法，其特征在于，步骤(3)之后还包括将所得铜银合金去除外表氧化层的步骤。
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