康銅-無氧銅復(fù)合調(diào)諧材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種康銅-無氧銅復(fù)合調(diào)諧材料及其制備方法。該康銅-無氧銅復(fù)合調(diào)諧材料包括：康銅合金層，其厚度介于0.03mm～0.13mm之間；以及上無氧銅層和下無氧銅層，分別以金屬鍵連接于康銅合金層的上表面和下表面，該上無氧銅層和下無氧銅層厚度均介于0.025mm～0.066mm之間。本發(fā)明通過擴(kuò)散焊接，使得上下兩層的無氧銅層與中間的康銅合金層能夠以金屬鍵結(jié)合起來，具有分子間緊密結(jié)合的獨特優(yōu)勢，克服了現(xiàn)有技術(shù)中調(diào)諧膜片鍍層連接不牢、鍍層厚度難以精確控制的缺陷。
【專利說明】康銅-無氧銅復(fù)合調(diào)諧材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于金屬材料領(lǐng)域，尤其涉及一種應(yīng)用于電真空行業(yè)的康銅-無氧銅復(fù)合調(diào)諧材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]通過機(jī)械的方法改變電真空速調(diào)管諧振腔的諧振頻率，是展寬速調(diào)管工作帶寬的重要手段，也可用于補(bǔ)償焊接過程中的頻率變化，也可以在熱測過程中通過調(diào)整群聚諧振腔的頻率分布獲得要求的功率-頻率特征。對于采用機(jī)械調(diào)諧的速調(diào)管，諧振腔和機(jī)械調(diào)諧結(jié)構(gòu)的設(shè)計對速調(diào)管的性能有重要影響，調(diào)諧要求重復(fù)性好和誤差小，調(diào)諧結(jié)構(gòu)與諧振腔壁有良好的電接觸，避免打火和局部過熱；
[0003]目前國內(nèi)多選用彈性好的金屬材料制作調(diào)諧膜片和波紋管，使用過程中嚴(yán)格控制調(diào)諧范圍，使調(diào)諧元件的形變在彈性形變范圍內(nèi)，保證要求的調(diào)諧參數(shù)和可靠性。波紋管調(diào)諧占用腔體外部尺寸較大，且制造工藝復(fù)雜，價格昂貴，隨著電真空器件向高頻段發(fā)展，器件尺寸不斷減小，受波紋管制造工藝限制，難以生產(chǎn)出滿足尺寸要求的微型波紋管。
[0004]調(diào)諧膜片是機(jī)械調(diào)諧結(jié)構(gòu)的核心，調(diào)諧膜片必須牢固的焊接在諧振腔和調(diào)諧桿上，起到密封腔體，承受調(diào)諧機(jī)構(gòu)在調(diào)諧過程中的往復(fù)拉伸，同時膜片材料必須有良好的電性能以不改變無氧銅諧振腔的電參數(shù)，調(diào)諧膜片的性能及裝配焊接質(zhì)量對調(diào)諧型速調(diào)管的性能起著重要作用。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)中，常采用的調(diào)諧用膜片材料多為不銹鋼材料，為保證其電性能和焊接性能，在其表面進(jìn)行鍍銅處理，但存在著鍍層連接不牢、鍍層厚度難以精確控制、鍍層表面致密度較差等問題，因此急需研制一種調(diào)諧幅度大、耐疲勞、可靠性高的調(diào)諧膜片材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006](一 )要解決的技術(shù)問題
[0007]鑒于上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種康銅-無氧銅復(fù)合調(diào)諧材料及其制備方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中調(diào)諧膜片鍍層連接不牢、鍍層厚度難以精確控制、鍍層表面致密度較
差等問題。
[0008]( 二 )技術(shù)方案
[0009]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種康銅-無氧銅復(fù)合調(diào)諧材料。該康銅-無氧銅復(fù)合調(diào)諧材料包括:康銅合金層，其厚度介于0.03mm?0.13mm之間；以及上無氧銅層和下無氧銅層，分別以金屬鍵連接于康銅合金層的上表面和下表面，該上無氧銅層和下無氧銅層厚度均介于0.025mm?0.066mm之間。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，還提供了一種上述康銅-無氧銅復(fù)合調(diào)諧材料的制備方法。該制備方法包括:步驟A，通過擴(kuò)散焊接方式制備無氧銅-康銅合金-無氧銅復(fù)合件；步驟B，對上述無氧銅-康銅合金-無氧銅復(fù)合件進(jìn)行第一次壓軋?zhí)幚?，并進(jìn)行真空退火處理；步驟C，對進(jìn)行第一次壓軋?zhí)幚砗蟮臒o氧銅-康銅合金-無氧銅復(fù)合件進(jìn)行第二次壓軋?zhí)幚?；步驟D，對進(jìn)行第二次壓軋?zhí)幚砗蟮臒o氧銅-康銅合金-無氧銅復(fù)合件進(jìn)行復(fù)壓退火處理，形成康銅-無氧銅復(fù)合調(diào)諧材料。
[0011](三)有益效果
[0012]從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明康銅-無氧銅復(fù)合調(diào)諧材料、其制備方法以及微波諧振腔具有以下有益效果:
[0013](I)通過擴(kuò)散焊接，使得上下兩層的無氧銅層與中間的康銅合金層能夠以金屬鍵結(jié)合起來，具有分子間緊密結(jié)合的獨特優(yōu)勢，克服了現(xiàn)有技術(shù)中調(diào)諧膜片鍍層連接不牢、鍍層厚度難以精確控制的缺陷；
[0014](2)由于壓軋?zhí)幚砜梢跃珳?zhǔn)控制膜片厚度，經(jīng)兩次壓軋?zhí)幚碇频玫目点~-無氧銅復(fù)合調(diào)諧材料，厚度均勻，表面光亮，調(diào)諧幅度大，抗疲勞能力強(qiáng)等優(yōu)點；
[0015](3)復(fù)合調(diào)諧材料層間結(jié)合強(qiáng)度高，不會出現(xiàn)調(diào)諧過程中鍍層撕裂的問題；復(fù)合調(diào)諧材料表面無氧銅層致密、均勻，電性能佳；并且調(diào)諧幅度大，耐疲勞性能強(qiáng)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例用于調(diào)諧膜片的康銅-無氧銅復(fù)合調(diào)諧材料的剖面示意圖；
[0017]圖2為根據(jù)本發(fā)明實施例康銅-無氧銅復(fù)合調(diào)諧材料制備方法的流程圖。
[0018]【主要元件】
[0019]1-上無氧銅層； 2-康銅合金層； 3-下無氧銅層。
【具體實施方式】
[0020]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。需要說明的是，在附圖或說明書描述中，相似或相同的部分都使用相同的圖號。附圖中未繪示或描述的實現(xiàn)方式，為所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中普通技術(shù)人員所知的形式。另外，雖然本文可提供包含特定值的參數(shù)的示范，但應(yīng)了解，參數(shù)無需確切等于相應(yīng)的值，而是可在可接受的誤差容限或設(shè)計約束內(nèi)近似于相應(yīng)的值。實施例中提到的方向用語，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，僅是參考附圖的方向。因此，使用的方向用語是用來說明并非用來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0021]在本發(fā)明的一個示例性實施例中，提供了一種用于調(diào)諧膜片的康銅-無氧銅復(fù)合訶諧材料。請參照圖1，該康銅-無氧銅復(fù)合訶諧材料包括:康銅合金層2 ;以及分別以金屬鍵連接于該康銅合金層2的上表面和下表面的上無氧銅層I和下無氧銅層3，且康銅合金層厚度介于0.03mm~0.13mm之間，上無氧銅層和下無氧銅層厚度介于0.025mm~0.066mm之間。
[0022]本發(fā)明中，上無氧銅層和下無氧銅層的厚度一致，康銅合金層和無氧銅層厚度比例介于1:1~4:1之間。上無氧銅層、康銅合金層和下無氧銅層的總厚度可以根據(jù)需要在
0.1mm~0.3mm之間任意控制。
[0023]本發(fā)明中，康銅合金層中鎳+鈷的重量百分比含量35.0%~45.0%，錳的重量百分比含量0.5%~3%，余量為銅。
[0024]在本發(fā)明的再一個示例性實施例中，還提供了一種上述康銅-無氧銅復(fù)合調(diào)諧材料的制備方法。請參照圖2，該制備方法包括:
[0025]步驟A，通過擴(kuò)散焊接方式制備無氧銅-康銅合金-無氧銅復(fù)合件；
[0026]該步驟A又可以進(jìn)一步包括:
[0027]子步驟Al，將加工好的長方體形狀的上無氧銅材料、康銅合金材料和下無氧銅材料清洗去油，其中，上無氧銅材料和下無氧銅材料的厚度相同，康銅合金材料和上無氧銅材料厚度比例為1:1~4:1 ;
[0028]子步驟A2，將零件按上無氧銅材料、康銅合金材料和下無氧銅材料的次序進(jìn)行裝配定位；
[0029]子步驟A3，將裝配定位后的無氧銅-康銅合金-無氧銅材料送入真空爐進(jìn)行擴(kuò)散焊接，真空度始終大于1.0X 10_3Pa，擴(kuò)散壓力介于0.2MPa~1.0MPa之間，擴(kuò)散溫度介于850°C~950°C之間，擴(kuò)散時間介于60min~180min之間。
[0030]步驟B，對上述無氧銅-康銅合金-無氧銅復(fù)合件進(jìn)行第一次壓軋?zhí)幚恚?br> [0031 ] 該步驟B又可以進(jìn)一步包括:
[0032]子步驟BI，將擴(kuò)散焊接的無氧銅-康銅合金-無氧銅復(fù)合件冷軋至原始厚度的10%~20%，其絕對厚度為1.2mm，其中，每次軋制變形率介于10%~15%之間；
[0033]子步驟B2，對冷軋后的無氧銅-康銅合金-無氧銅復(fù)合件進(jìn)行真空退火處理，退火溫度介于600°C~750°C之間，保溫介于30min~60min之間，隨爐降溫至室溫后取出，退火過程中真空度不低于真空度I X 10_3Pa。
[0034]步驟C，對進(jìn)行第一次壓軋?zhí)幚砗蟮臒o氧銅-康銅合金-無氧銅復(fù)合件進(jìn)行第二次壓軋?zhí)幚恚?br> [0035]本步驟中，每一次軋制的變形率介于15~20%之間，第二次壓軋?zhí)幚砗蟮臒o氧銅-康銅合金-無氧銅復(fù)合件的決定厚度介于0.20mm~0.21mm之間。
[0036]步驟D，對進(jìn)行第二次壓軋?zhí)幚砗蟮臒o氧銅-康銅合金-無氧銅復(fù)合件進(jìn)行復(fù)壓退火處理，形成上述實施例中的康銅-無氧銅復(fù)合調(diào)諧材料。
[0037]本步驟中，負(fù)壓退火的溫度介于700°C~900°C之間，壓力介于0.2MPa~1.0MPa之間，通過負(fù)壓退火，可以進(jìn)一步提高康銅-無氧銅復(fù)合調(diào)諧材料的連接強(qiáng)度。
[0038]下文給出一具體實例:制備直徑為50mm,厚度為5mm無氧銅零件兩個和康銅合金零件一個，依無氧銅-康銅-無氧銅次序進(jìn)行裝配定位，真空爐進(jìn)行擴(kuò)散焊，真空度不低于
1.0X10_3Pa，擴(kuò)散壓力0.3MPa，擴(kuò)散溫度900°C，擴(kuò)散時間180min。擴(kuò)散焊后零件進(jìn)行冷車L，冷軋至零件的15%，每次軋制變形率為10%~15%，然后進(jìn)行真空退火處理，退火溫度7000C，保溫60min，真空度不低于I X 10?,隨爐冷卻至室溫后取出后進(jìn)行二次軋制處理，冷軋至0.2mm,每次軋制變形率為15~20%，最后進(jìn)行復(fù)壓退火處理，退火溫度800°C，壓力
0.2MPa。
[0039]實驗證明，經(jīng)上述工藝制得的康銅-無氧銅復(fù)合調(diào)諧材料達(dá)到分子間緊密結(jié)合，厚度均勻，表面光亮，調(diào)諧幅度大，抗疲勞能力強(qiáng)等優(yōu)點。
[0040]由上述實施例中康銅-無氧銅復(fù)合調(diào)諧材料可以調(diào)整微波諧振腔電性能。其中，微波諧振腔一般為無氧銅材質(zhì)的中空結(jié)構(gòu)，在腔體的某一方向開孔，然后將本實施例的康銅-無氧銅復(fù)合調(diào)諧材料焊接上去，然后通過調(diào)諧機(jī)構(gòu)機(jī)械運動，膜片材料產(chǎn)生形變，從而改變腔體內(nèi)的體積，起到調(diào)諧電參數(shù)的目的。[0041]實驗證明，用康銅-無氧銅復(fù)合調(diào)諧材料取代目前使用的不銹鋼鍍銅調(diào)諧材料，可以提高速調(diào)管的電性能、調(diào)諧壽命和可靠性。通過在某型多注速調(diào)管的應(yīng)用試驗，復(fù)合調(diào)諧膜片調(diào)諧幅度更大，遠(yuǎn)超過設(shè)計要求，且往復(fù)調(diào)諧壽命更高。
[0042]至此，已經(jīng)結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例進(jìn)行了詳細(xì)描述。依據(jù)以上描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)對本發(fā)明用于調(diào)諧膜片的康銅-無氧銅復(fù)合調(diào)諧材料及其制備方法有了清楚的認(rèn)識。
[0043]此外，上述對各元件和方法的定義并不僅限于實施方式中提到的各種具體結(jié)構(gòu)、形狀或方式，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可對其進(jìn)行簡單地熟知地替換。
[0044]綜上所述，本發(fā)明采用無氧銅零件、康銅合金零件先經(jīng)擴(kuò)散焊處理，再經(jīng)后續(xù)的一次冷軋、退火、二次冷軋及復(fù)壓退火工藝，形成的康銅合金層和無氧銅層結(jié)合非常牢固，達(dá)到分子間結(jié)合，用康銅-無氧銅復(fù)合調(diào)諧材料取代目前使用的不銹鋼鍍銅調(diào)諧材料，可以提高目前速調(diào)管的電性能、調(diào)諧壽命和可靠性。
[0045]以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種康銅-無氧銅復(fù)合調(diào)諧材料，其特征在于，包括: 康銅合金層，其厚度介于0.03mm~0.13mm之間；以及 上無氧銅層和下無氧銅層，分別以金屬鍵連接于所述康銅合金層的上表面和下表面，該上無氧銅層和下無氧銅層厚度均介于0.025mm~0.066mm之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的康銅-無氧銅復(fù)合調(diào)諧材料，其特征在于: 所述上無氧銅層和下無氧銅層的厚度一致； 所述康銅合金層和上無氧銅層厚度比例介于1:1~4:1之間； 所述上無氧銅層、康銅合金層和下無氧銅層的總厚度介于0.1mm~0.3mm之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的康銅-無氧銅復(fù)合調(diào)諧材料，其特征在于，所述康銅合金層的材料中: 鎳+鈷的重量百分比含量35.0%~45.0% ; 猛的重量百分比含量0.5%~3% ； 余量為銅。
4.一種制備方法，其特征在于，用于制備權(quán)利要求1至3中任一項所述的康銅-無氧銅復(fù)合調(diào)諧材料,包括: 步驟A，通過擴(kuò)散焊接方式制備無氧銅-康銅合金-無氧銅復(fù)合件； 步驟B，對上述無氧銅-康銅合金-無氧銅復(fù)合件進(jìn)行第一次壓軋?zhí)幚?，并進(jìn)行真空退火處理； 步驟C，對進(jìn)行第一次壓軋?zhí)幚砗蟮臒o氧銅-康銅合金-無氧銅復(fù)合件進(jìn)行第二次壓軋?zhí)幚恚? 步驟D，對進(jìn)行第二次壓軋?zhí)幚砗蟮臒o氧銅-康銅合金-無氧銅復(fù)合件進(jìn)行復(fù)壓退火處理，形成所述康銅-無氧銅復(fù)合調(diào)諧材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述步驟A進(jìn)一步包括: 子步驟Al，將加工好的長方體形狀的上無氧銅材料、康銅合金材料和下無氧銅材料清洗去油； 子步驟A2，按上無氧銅材料、康銅合金材料和下無氧銅材料的次序?qū)θ牧辖M成的復(fù)合件進(jìn)行裝配定位； 子步驟A3，將裝配定位后的無氧銅-康銅合金-無氧銅材料復(fù)合件送入真空爐進(jìn)行擴(kuò)散焊接處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述子步驟A3的擴(kuò)散焊接工藝中，真空度始終大于1.0X10_3Pa，擴(kuò)散壓力介于0.2MPa~1.0MPa之間，擴(kuò)散溫度介于850°C~950°C之間，擴(kuò)散時間介于60min~180min之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述步驟B進(jìn)一步包括: 子步驟BI，將擴(kuò)散焊接的無氧銅-康銅合金-無氧銅復(fù)合件冷軋至原始厚度的10 %~20%，該冷軋包含多次軋制，每次軋制變形率介于10%~15%之間； 子步驟B2，對冷軋后的無氧銅-康銅合金-無氧銅復(fù)合件進(jìn)行真空退火處理。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述子步驟B2的真空退火處理中，退火溫度介于600°C~750°C之間，保溫介于30min~60min之間，隨爐降溫至室溫后取出，退火過程中真空度不低于真空度lX10_3Pa。
9.根據(jù)權(quán)利要求4至8中任一項所述的制備方法，其特征在于，所述步驟C中第二次壓軋?zhí)幚戆啻诬堉?，每一次軋制的變形率介?5~20%之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求4至8中任一項所述的制備方法，其特征在于，所述步驟C中復(fù)壓退火工藝中，復(fù)壓退火 的溫度介于700°C~900°C之間，壓力介于0.2MPa~1.0MPa之間。
【文檔編號】B32B15/01GK103660427SQ201310560400
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年11月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月12日
【發(fā)明者】李海濤, 張兆傳, 王小霞, 劉月清, 王國建, 孫東 申請人:中國科學(xué)院電子學(xué)研究所