CN103660427A

CN103660427A - 康铜-无氧铜复合调谐材料及其制备方法

Info

Publication number: CN103660427A
Application number: CN201310560400.3A
Authority: CN
Inventors: 李海涛; 张兆传; 王小霞; 刘月清; 王国建; 孙东
Original assignee: Institute of Electronics of CAS
Current assignee: Institute of Electronics of CAS
Priority date: 2013-11-12
Filing date: 2013-11-12
Publication date: 2014-03-26

Abstract

本发明提供了一种康铜-无氧铜复合调谐材料及其制备方法。该康铜-无氧铜复合调谐材料包括：康铜合金层，其厚度介于0.03mm～0.13mm之间；以及上无氧铜层和下无氧铜层，分别以金属键连接于康铜合金层的上表面和下表面，该上无氧铜层和下无氧铜层厚度均介于0.025mm～0.066mm之间。本发明通过扩散焊接，使得上下两层的无氧铜层与中间的康铜合金层能够以金属键结合起来，具有分子间紧密结合的独特优势，克服了现有技术中调谐膜片镀层连接不牢、镀层厚度难以精确控制的缺陷。

Description

康铜-无氧铜复合调谐材料及其制备方法

技术领域

本发明属于金属材料领域，尤其涉及一种应用于电真空行业的康铜-无氧铜复合调谐材料及其制备方法。

背景技术

通过机械的方法改变电真空速调管谐振腔的谐振频率，是展宽速调管工作带宽的重要手段，也可用于补偿焊接过程中的频率变化，也可以在热测过程中通过调整群聚谐振腔的频率分布获得要求的功率-频率特征。对于采用机械调谐的速调管，谐振腔和机械调谐结构的设计对速调管的性能有重要影响，调谐要求重复性好和误差小，调谐结构与谐振腔壁有良好的电接触，避免打火和局部过热；

目前国内多选用弹性好的金属材料制作调谐膜片和波纹管，使用过程中严格控制调谐范围，使调谐元件的形变在弹性形变范围内，保证要求的调谐参数和可靠性。波纹管调谐占用腔体外部尺寸较大，且制造工艺复杂，价格昂贵，随着电真空器件向高频段发展，器件尺寸不断减小，受波纹管制造工艺限制，难以生产出满足尺寸要求的微型波纹管。

调谐膜片是机械调谐结构的核心，调谐膜片必须牢固的焊接在谐振腔和调谐杆上，起到密封腔体，承受调谐机构在调谐过程中的往复拉伸，同时膜片材料必须有良好的电性能以不改变无氧铜谐振腔的电参数，调谐膜片的性能及装配焊接质量对调谐型速调管的性能起着重要作用。

现有技术中，常采用的调谐用膜片材料多为不锈钢材料，为保证其电性能和焊接性能，在其表面进行镀铜处理，但存在着镀层连接不牢、镀层厚度难以精确控制、镀层表面致密度较差等问题，因此急需研制一种调谐幅度大、耐疲劳、可靠性高的调谐膜片材料。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于上述技术问题，本发明提供了一种康铜-无氧铜复合调谐材料及其制备方法，以解决现有技术中调谐膜片镀层连接不牢、镀层厚度难以精确控制、镀层表面致密度较差等问题。

(二)技术方案

根据本发明的一个方面，提供了一种康铜-无氧铜复合调谐材料。该康铜-无氧铜复合调谐材料包括：康铜合金层，其厚度介于0.03mm～0.13mm之间；以及上无氧铜层和下无氧铜层，分别以金属键连接于康铜合金层的上表面和下表面，该上无氧铜层和下无氧铜层厚度均介于0.025mm～0.066mm之间。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种上述康铜-无氧铜复合调谐材料的制备方法。该制备方法包括：步骤A，通过扩散焊接方式制备无氧铜-康铜合金-无氧铜复合件；步骤B，对上述无氧铜-康铜合金-无氧铜复合件进行第一次压轧处理，并进行真空退火处理；步骤C，对进行第一次压轧处理后的无氧铜-康铜合金-无氧铜复合件进行第二次压轧处理；步骤D，对进行第二次压轧处理后的无氧铜-康铜合金-无氧铜复合件进行复压退火处理，形成康铜-无氧铜复合调谐材料。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明康铜-无氧铜复合调谐材料、其制备方法以及微波谐振腔具有以下有益效果：

(1)通过扩散焊接，使得上下两层的无氧铜层与中间的康铜合金层能够以金属键结合起来，具有分子间紧密结合的独特优势，克服了现有技术中调谐膜片镀层连接不牢、镀层厚度难以精确控制的缺陷；

(2)由于压轧处理可以精准控制膜片厚度，经两次压轧处理制得的康铜-无氧铜复合调谐材料，厚度均匀，表面光亮，调谐幅度大，抗疲劳能力强等优点；

(3)复合调谐材料层间结合强度高，不会出现调谐过程中镀层撕裂的问题；复合调谐材料表面无氧铜层致密、均匀，电性能佳；并且调谐幅度大，耐疲劳性能强。

附图说明

图1是根据本发明实施例用于调谐膜片的康铜-无氧铜复合调谐材料的剖面示意图；

图2为根据本发明实施例康铜-无氧铜复合调谐材料制备方法的流程图。

【主要元件】

1-上无氧铜层； 2-康铜合金层； 3-下无氧铜层。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。需要说明的是，在附图或说明书描述中，相似或相同的部分都使用相同的图号。附图中未绘示或描述的实现方式，为所属技术领域中普通技术人员所知的形式。另外，虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但应了解，参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应的值。实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明的保护范围。

在本发明的一个示例性实施例中，提供了一种用于调谐膜片的康铜-无氧铜复合诃谐材料。请参照图1，该康铜-无氧铜复合诃谐材料包括：康铜合金层2；以及分别以金属键连接于该康铜合金层2的上表面和下表面的上无氧铜层1和下无氧铜层3，且康铜合金层厚度介于0.03mm～0.13mm之间，上无氧铜层和下无氧铜层厚度介于0.025mm～0.066mm之间。

本发明中，上无氧铜层和下无氧铜层的厚度一致，康铜合金层和无氧铜层厚度比例介于1：1～4：1之间。上无氧铜层、康铜合金层和下无氧铜层的总厚度可以根据需要在0.1mm～0.3mm之间任意控制。

本发明中，康铜合金层中镍+钴的重量百分比含量35.0％～45.0％，锰的重量百分比含量0.5％～3％，余量为铜。

在本发明的再一个示例性实施例中，还提供了一种上述康铜-无氧铜复合调谐材料的制备方法。请参照图2，该制备方法包括：

步骤A，通过扩散焊接方式制备无氧铜-康铜合金-无氧铜复合件；

该步骤A又可以进一步包括：

子步骤A1，将加工好的长方体形状的上无氧铜材料、康铜合金材料和下无氧铜材料清洗去油，其中，上无氧铜材料和下无氧铜材料的厚度相同，康铜合金材料和上无氧铜材料厚度比例为1：1～4：1；

子步骤A2，将零件按上无氧铜材料、康铜合金材料和下无氧铜材料的次序进行装配定位；

子步骤A3，将装配定位后的无氧铜-康铜合金-无氧铜材料送入真空炉进行扩散焊接，真空度始终大于1.0×10^-3Pa，扩散压力介于0.2MPa～1.0MPa之间，扩散温度介于850℃～950℃之间，扩散时间介于60min～180min之间。

步骤B，对上述无氧铜-康铜合金-无氧铜复合件进行第一次压轧处理；

该步骤B又可以进一步包括：

子步骤B1，将扩散焊接的无氧铜-康铜合金-无氧铜复合件冷轧至原始厚度的10％～20％，其绝对厚度为1.2mm，其中，每次轧制变形率介于10％～15％之间；

子步骤B2，对冷轧后的无氧铜-康铜合金-无氧铜复合件进行真空退火处理，退火温度介于600℃～750℃之间，保温介于30min～60min之间，随炉降温至室温后取出，退火过程中真空度不低于真空度1×10^-3Pa。

步骤C，对进行第一次压轧处理后的无氧铜-康铜合金-无氧铜复合件进行第二次压轧处理；

本步骤中，每一次轧制的变形率介于15～20％之间，第二次压轧处理后的无氧铜-康铜合金-无氧铜复合件的决定厚度介于0.20mm～0.21mm之间。

步骤D，对进行第二次压轧处理后的无氧铜-康铜合金-无氧铜复合件进行复压退火处理，形成上述实施例中的康铜-无氧铜复合调谐材料。

本步骤中，负压退火的温度介于700℃～900℃之间，压力介于0.2MPa～1.0MPa之间，通过负压退火，可以进一步提高康铜-无氧铜复合调谐材料的连接强度。

下文给出一具体实例：制备直径为50mm，厚度为5mm无氧铜零件两个和康铜合金零件一个，依无氧铜-康铜-无氧铜次序进行装配定位，真空炉进行扩散焊，真空度不低于1.0×10^-3Pa，扩散压力0.3MPa，扩散温度900℃，扩散时间180min。扩散焊后零件进行冷轧，冷轧至零件的15％，每次轧制变形率为10％～15％，然后进行真空退火处理，退火温度700℃，保温60min，真空度不低于1×10^-3Pa，随炉冷却至室温后取出后进行二次轧制处理，冷轧至0.2mm，每次轧制变形率为15～20％，最后进行复压退火处理，退火温度800℃，压力0.2MPa。

实验证明，经上述工艺制得的康铜-无氧铜复合调谐材料达到分子间紧密结合，厚度均匀，表面光亮，调谐幅度大，抗疲劳能力强等优点。

由上述实施例中康铜-无氧铜复合调谐材料可以调整微波谐振腔电性能。其中，微波谐振腔一般为无氧铜材质的中空结构，在腔体的某一方向开孔，然后将本实施例的康铜-无氧铜复合调谐材料焊接上去，然后通过调谐机构机械运动，膜片材料产生形变，从而改变腔体内的体积，起到调谐电参数的目的。

实验证明，用康铜-无氧铜复合调谐材料取代目前使用的不锈钢镀铜调谐材料，可以提高速调管的电性能、调谐寿命和可靠性。通过在某型多注速调管的应用试验，复合调谐膜片调谐幅度更大，远超过设计要求，且往复调谐寿命更高。

至此，已经结合附图对本发明实施例进行了详细描述。依据以上描述，本领域技术人员应当对本发明用于调谐膜片的康铜-无氧铜复合调谐材料及其制备方法有了清楚的认识。

此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施方式中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域的普通技术人员可对其进行简单地熟知地替换。

综上所述，本发明采用无氧铜零件、康铜合金零件先经扩散焊处理，再经后续的一次冷轧、退火、二次冷轧及复压退火工艺，形成的康铜合金层和无氧铜层结合非常牢固，达到分子间结合，用康铜-无氧铜复合调谐材料取代目前使用的不锈钢镀铜调谐材料，可以提高目前速调管的电性能、调谐寿命和可靠性。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种康铜-无氧铜复合调谐材料，其特征在于，包括：

康铜合金层，其厚度介于0.03mm～0.13mm之间；以及

上无氧铜层和下无氧铜层，分别以金属键连接于所述康铜合金层的上表面和下表面，该上无氧铜层和下无氧铜层厚度均介于0.025mm～0.066mm之间。

2.根据权利要求1所述的康铜-无氧铜复合调谐材料，其特征在于：

所述上无氧铜层和下无氧铜层的厚度一致；

所述康铜合金层和上无氧铜层厚度比例介于1：1～4：1之间；

所述上无氧铜层、康铜合金层和下无氧铜层的总厚度介于0.1mm～0.3mm之间。

3.根据权利要求1或2所述的康铜-无氧铜复合调谐材料，其特征在于，所述康铜合金层的材料中：

镍+钴的重量百分比含量35.0％～45.0％；

锰的重量百分比含量0.5％～3％；

余量为铜。

4.一种制备方法，其特征在于，用于制备权利要求1至3中任一项所述的康铜-无氧铜复合调谐材料，包括：

步骤B，对上述无氧铜-康铜合金-无氧铜复合件进行第一次压轧处理，并进行真空退火处理；

步骤D，对进行第二次压轧处理后的无氧铜-康铜合金-无氧铜复合件进行复压退火处理，形成所述康铜-无氧铜复合调谐材料。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤A进一步包括：

子步骤A1，将加工好的长方体形状的上无氧铜材料、康铜合金材料和下无氧铜材料清洗去油；

子步骤A2，按上无氧铜材料、康铜合金材料和下无氧铜材料的次序对三材料组成的复合件进行装配定位；

子步骤A3，将装配定位后的无氧铜-康铜合金-无氧铜材料复合件送入真空炉进行扩散焊接处理。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述子步骤A3的扩散焊接工艺中，真空度始终大于1.0×10^-3Pa，扩散压力介于0.2MPa～1.0MPa之间，扩散温度介于850℃～950℃之间，扩散时间介于60min～180min之间。

7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤B进一步包括：

子步骤B1，将扩散焊接的无氧铜-康铜合金-无氧铜复合件冷轧至原始厚度的10％～20％，该冷轧包含多次轧制，每次轧制变形率介于10％～15％之间；

子步骤B2，对冷轧后的无氧铜-康铜合金-无氧铜复合件进行真空退火处理。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述子步骤B2的真空退火处理中，退火温度介于600℃～750℃之间，保温介于30min～60min之间，随炉降温至室温后取出，退火过程中真空度不低于真空度1×10^-3Pa。

9.根据权利要求4至8中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤C中第二次压轧处理包含多次轧制，每一次轧制的变形率介于15～20％之间。

10.根据权利要求4至8中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤C中复压退火工艺中，复压退火的温度介于700℃～900℃之间，压力介于0.2MPa～1.0MPa之间。