康銅-無氧銅復合調諧材料及其制備方法
【專利摘要】本發明提供了一種康銅-無氧銅復合調諧材料及其制備方法。該康銅-無氧銅復合調諧材料包括：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。本發明通過擴散焊接，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合起來，具有分子間緊密結合的獨特優勢，克服了現有技術中調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-無氧銅復合調諧材料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于金屬材料領域，尤其涉及一種應用于電真空行業的康銅-無氧銅復合調諧材料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]通過機械的方法改變電真空速調管諧振腔的諧振頻率，是展寬速調管工作帶寬的重要手段，也可用于補償焊接過程中的頻率變化，也可以在熱測過程中通過調整群聚諧振腔的頻率分布獲得要求的功率-頻率特征。對于采用機械調諧的速調管，諧振腔和機械調諧結構的設計對速調管的性能有重要影響，調諧要求重復性好和誤差小，調諧結構與諧振腔壁有良好的電接觸，避免打火和局部過熱；
[0003]目前國內多選用彈性好的金屬材料制作調諧膜片和波紋管，使用過程中嚴格控制調諧范圍，使調諧元件的形變在彈性形變范圍內，保證要求的調諧參數和可靠性。波紋管調諧占用腔體外部尺寸較大，且制造工藝復雜，價格昂貴，隨著電真空器件向高頻段發展，器件尺寸不斷減小，受波紋管制造工藝限制，難以生產出滿足尺寸要求的微型波紋管。
[0004]調諧膜片是機械調諧結構的核心，調諧膜片必須牢固的焊接在諧振腔和調諧桿上，起到密封腔體，承受調諧機構在調諧過程中的往復拉伸，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，調諧膜片的性能及裝配焊接質量對調諧型速調管的性能起著重要作用。
[0005]現有技術中，常采用的調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諧幅度大、耐疲勞、可靠性高的調諧膜片材料。
【發明內容】
[0006](一 )要解決的技術問題
[0007]鑒于上述技術問題，本發明提供了一種康銅-無氧銅復合調諧材料及其制備方法，以解決現有技術中調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 )技術方案
[0009]根據本發明的一個方面，提供了一種康銅-無氧銅復合調諧材料。該康銅-無氧銅復合調諧材料包括: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]根據本發明的另一個方面，還提供了一種上述康銅-無氧銅復合調諧材料的制備方法。該制備方法包括:步驟A，通過擴散焊接方式制備無氧銅-康銅合金-無氧銅復合件；步驟B，對上述無氧銅-康銅合金-無氧銅復合件進行第一次壓軋處理，并進行真空退火處理；步驟C，對進行第一次壓軋處理后的無氧銅-康銅合金-無氧銅復合件進行第二次壓軋處理；步驟D，對進行第二次壓軋處理后的無氧銅-康銅合金-無氧銅復合件進行復壓退火處理，形成康銅-無氧銅復合調諧材料。
[0011](三)有益效果
[0012]從上述技術方案可以看出，本發明康銅-無氧銅復合調諧材料、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合起來，具有分子間緊密結合的獨特優勢，克服了現有技術中調諧膜片鍍層連接不牢、鍍層厚度難以精確控制的缺陷；
[0014](2)由于壓軋處理可以精準控制膜片厚度，經兩次壓軋處理制得的康銅-無氧銅復合調諧材料，厚度均勻，表面光亮，調諧幅度大，抗疲勞能力強等優點；
[0015](3)復合調諧材料層間結合強度高，不會出現調諧過程中鍍層撕裂的問題；復合調諧材料表面無氧銅層致密、均勻，電性能佳；并且調諧幅度大，耐疲勞性能強。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1是根據本發明實施例用于調諧膜片的康銅-無氧銅復合調諧材料的剖面示意圖；
[0017]圖2為根據本發明實施例康銅-無氧銅復合調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]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本發明進一步詳細說明。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方式，為所屬【技術領域】中普通技術人員所知的形式。另外，雖然本文可提供包含特定值的參數的示范，但應了解，參數無需確切等于相應的值，而是可在可接受的誤差容限或設計約束內近似于相應的值。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明的保護范圍。
[0021]在本發明的一個示例性實施例中，提供了一種用于調諧膜片的康銅-無氧銅復合訶諧材料。請參照圖1，該康銅-無氧銅復合訶諧材料包括: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需要在
0.1mm~0.3mm之間任意控制。
[0023]本發明中，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-無氧銅復合調諧材料的制備方法。請參照圖2，該制備方法包括:
[0025]步驟A，通過擴散焊接方式制備無氧銅-康銅合金-無氧銅復合件；
[0026]該步驟A又可以進一步包括:
[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行擴散焊接，真空度始終大于1.0X 10_3Pa，擴散壓力介于0.2MPa~1.0MPa之間，擴散溫度介于850°C~950°C之間，擴散時間介于60min~180min之間。
[0030]步驟B，對上述無氧銅-康銅合金-無氧銅復合件進行第一次壓軋處理；
[0031 ] 該步驟B又可以進一步包括:
[0032]子步驟BI，將擴散焊接的無氧銅-康銅合金-無氧銅復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-無氧銅復合件進行真空退火處理，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，對進行第一次壓軋處理后的無氧銅-康銅合金-無氧銅復合件進行第二次壓軋處理；
[0035]本步驟中，每一次軋制的變形率介于15~20%之間，第二次壓軋處理后的無氧銅-康銅合金-無氧銅復合件的決定厚度介于0.20mm~0.21mm之間。
[0036]步驟D，對進行第二次壓軋處理后的無氧銅-康銅合金-無氧銅復合件進行復壓退火處理，形成上述實施例中的康銅-無氧銅復合調諧材料。
[0037]本步驟中，負壓退火的溫度介于700°C~900°C之間，壓力介于0.2MPa~1.0MPa之間，通過負壓退火，可以進一步提高康銅-無氧銅復合調諧材料的連接強度。
[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-無氧銅次序進行裝配定位，真空爐進行擴散焊，真空度不低于
1.0X10_3Pa，擴散壓力0.3MPa，擴散溫度900°C，擴散時間180min。擴散焊后零件進行冷車L，冷軋至零件的15%，每次軋制變形率為10%~15%，然后進行真空退火處理，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%，最后進行復壓退火處理，退火溫度800°C，壓力
0.2MPa。
[0039]實驗證明，經上述工藝制得的康銅-無氧銅復合調諧材料達到分子間緊密結合，厚度均勻，表面光亮，調諧幅度大，抗疲勞能力強等優點。
[0040]由上述實施例中康銅-無氧銅復合調諧材料可以調整微波諧振腔電性能。其中，微波諧振腔一般為無氧銅材質的中空結構，在腔體的某一方向開孔，然后將本實施例的康銅-無氧銅復合調諧材料焊接上去，然后通過調諧機構機械運動，膜片材料產生形變，從而改變腔體內的體積，起到調諧電參數的目的。[0041]實驗證明，用康銅-無氧銅復合調諧材料取代目前使用的不銹鋼鍍銅調諧材料，可以提高速調管的電性能、調諧壽命和可靠性。通過在某型多注速調管的應用試驗，復合調諧膜片調諧幅度更大，遠超過設計要求，且往復調諧壽命更高。
[0042]至此，已經結合附圖對本發明實施例進行了詳細描述。依據以上描述，本領域技術人員應當對本發明用于調諧膜片的康銅-無氧銅復合調諧材料及其制備方法有了清楚的認識。
[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構、形狀或方式，本領域的普通技術人員可對其進行簡單地熟知地替換。
[0044]綜上所述，本發明采用無氧銅零件、康銅合金零件先經擴散焊處理，再經后續的一次冷軋、退火、二次冷軋及復壓退火工藝，形成的康銅合金層和無氧銅層結合非常牢固，達到分子間結合，用康銅-無氧銅復合調諧材料取代目前使用的不銹鋼鍍銅調諧材料，可以提高目前速調管的電性能、調諧壽命和可靠性。
[0045]以上所述的具體實施例，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施例而已，并不用于限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種康銅-無氧銅復合調諧材料，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.根據權利要求1所述的康銅-無氧銅復合調諧材料，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.根據權利要求1或2所述的康銅-無氧銅復合調諧材料，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，用于制備權利要求1至3中任一項所述的康銅-無氧銅復合調諧材料,包括: 步驟A，通過擴散焊接方式制備無氧銅-康銅合金-無氧銅復合件； 步驟B，對上述無氧銅-康銅合金-無氧銅復合件進行第一次壓軋處理，并進行真空退火處理； 步驟C，對進行第一次壓軋處理后的無氧銅-康銅合金-無氧銅復合件進行第二次壓軋處理； 步驟D，對進行第二次壓軋處理后的無氧銅-康銅合金-無氧銅復合件進行復壓退火處理，形成所述康銅-無氧銅復合調諧材料。
5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述步驟A進一步包括: 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對三材料組成的復合件進行裝配定位； 子步驟A3，將裝配定位后的無氧銅-康銅合金-無氧銅材料復合件送入真空爐進行擴散焊接處理。
6.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述子步驟A3的擴散焊接工藝中，真空度始終大于1.0X10_3Pa，擴散壓力介于0.2MPa~1.0MPa之間，擴散溫度介于850°C~950°C之間，擴散時間介于60min~180min之間。
7.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述步驟B進一步包括: 子步驟BI，將擴散焊接的無氧銅-康銅合金-無氧銅復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-無氧銅復合件進行真空退火處理。
8.根據權利要求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.根據權利要求4至8中任一項所述的制備方法，其特征在于，所述步驟C中第二次壓軋處理包含多次軋制，每一次軋制的變形率介于15~20%之間。
10.根據權利要求4至8中任一項所述的制備方法，其特征在于，所述步驟C中復壓退火工藝中，復壓退火 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 優先權日:2013年11月12日
【發明者】李海濤, 張兆傳, 王小霞, 劉月清, 王國建, 孫東 申請人:中國科學院電子學研究所