[發(fā)明專利]一種超細或納米鉬銅復合粉末及其合金的制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710035815.3
• 申請日: 2007-09-26
• 公開（公告）號: CN101134243A
• 公開（公告）日: 2008-03-05
• 發(fā)明（設計）人: 范景蓮;陳玉柏;成會朝;劉濤;田家敏;黃伯云
• 申請（專利權(quán)）人: 中南大學
• 主分類號: B22F9/08
• 分類號: B22F9/08;B22F9/22
• 代理公司: 中南大學專利中心
• 代理人: 胡燕瑜

技術(shù)領(lǐng)域：本發(fā)明涉及一種采用納米技術(shù)制備超細或納米鉬銅復合粉末及其細晶合金。

背景技術(shù)：Mo-Cu合金具備良好導電導熱性、抗高溫、耐燒蝕、高強度、高硬度等性能特點，廣泛地應用于電工電子、儀器儀表、國防軍工、航空航天等領(lǐng)域。鉬銅合金通常采用粉末冶金液相燒結(jié)法和熔滲法制備，但由于鉬與銅之間互不相溶、潤濕性較差，兩者熔點相差很大，以及傳統(tǒng)粉末冶金方法所采用的粉末粒度粗大，導致鉬銅復合材料在液相燒結(jié)時致密化難以達到98％以上的相對密度，在合金性能、材料成分、組織結(jié)構(gòu)和密度等方面難以滿足要求，因而這種方法存在很大的問題和不足。采用納米粉末制備鉬銅合金能夠縮短粉末顆粒間的物質(zhì)傳輸距離，提高系統(tǒng)的燒結(jié)活性，容易實現(xiàn)材料的高致密化，可達到接近完全致密的相對密度，能滿足材料高導電導熱性、高強度、高氣密性等的要求。因此近年來采用納米粉體促進、改善及制備納米結(jié)構(gòu)鉬銅合金引起了廣泛重視。

機械合金化法是目前制備具有納米晶結(jié)構(gòu)復合粉末最普遍最常見的方法，該方法通過高能球磨對鉬、銅混合粉末進行強烈的撞擊、研磨和攪拌，將粉末破碎成納米級粒子，同時不同元素之間還發(fā)生相互擴散，從而獲得成分超均勻分布、納米晶尺寸的鉬銅復合粉末。但該方法最大缺點是生產(chǎn)時間長，粉末批量制備受到限制，粉末體嚴重擠壓變形造成內(nèi)應力大和片層狀粉末形貌不利于成形，而且長時間球磨引入氧含量和其它球磨夾雜物，從而降低合金性能。

氧化物共還原法也有人用來研究制備Mo-Cu復合粉末，該方法是用鉬的氧化物(如：MoO₃，MoO₂)，或重鉬酸銨ADM(NH₄)₂Mo₂O₇、鉬酸六銨AMP(NH₄)₆Mo₇O₂₄·4H₂O等鉬鹽與銅的氧化物(CuO，Cu₂O)混合球磨再還原得到鉬銅復合粉末，但這種方法在成分均勻性、粉末粒度和粉末成分控制等方面存在問題，不利于制備高活性的成分均勻分布的納米粒度Mo-Cu復合粉末。

凝膠-共還原法是以(NH₄)₆Mo₇O₂₄·4H₂O和CuO為前驅(qū)體，采用有機物輔助的凝膠工藝制得干凝膠，干凝膠經(jīng)煅燒、還原后，獲得平均粒度為200nm的超細Mo-Cu復合粉末，該粉末具有很高的燒結(jié)活性，其壓坯式樣在1150℃下氫氣燒結(jié)可獲得相對密度為99.65％的鉬銅合金，其缺點是凝膠的制備過程中工藝復雜，不宜規(guī)模生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容：本發(fā)明綜合利用現(xiàn)有工藝方法的長處，克服其不足，提出從原子角度設計制備成分均一的溶膠體，用噴霧干燥一兩步還原技術(shù)批量制備超細或納米鉬銅復合粉末，粉末平均晶粒尺寸小于50nm。與已有方法相比，本發(fā)明適合于工業(yè)化生產(chǎn)，而且更容易控制粉末成分和成分的均勻性、粉末純度、粒度和形貌。采用該技術(shù)制備的粉末可以在1020-1250℃一次燒結(jié)制備密度大于99.7％和拉伸力學性能很高的細晶合金。

為達到上述目的，本發(fā)明采用的方案是：

(1)采用鉬鹽和銅鹽晶體為原料。

(2)將(1)中的原料按所需的鉬銅成分比例分別配制成水溶液，然后再混合在一起，其濃度為10～30wt％。

(3)在(2)溶液中0.5-10wt％加入表面活性劑，控制PH≤6，充分攪拌均勻后，得到透明膠體。

(4)在(3)中的膠體在噴霧干燥機上進行噴霧熱解，制得超細混合粉末前驅(qū)體。

(5)將(4)制得的超細混合粉末在200～450℃之間煅燒，得到鉬銅復合氧化物混合粉末。

(6)將(5)制得的超細粉末前驅(qū)體在還原氣氛H₂中，分別經(jīng)200～450℃(30-120min)和600～940℃(30-120min)兩步還原后超細或納米鉬銅復合粉末。

(7)將該粉末制成的壓坯式樣在氫氣氣氛中于1020～1250℃燒結(jié)30-120min，可得到性能良好的鉬銅合金。

所述鉬鹽包括：重鉬酸鹽、四鉬酸鹽、七(仲)鉬酸鹽、八鉬酸鹽等；

所述銅鹽包括：硝酸銅、氯化銅、硫酸銅、醋酸銅等；

所述表面活性劑包括：氨水、硝酸、鹽酸、硫酸、聚乙二醇、檸檬酸及檸檬酸鹽、N，N-二甲基甲酰胺中的一種、兩種或兩種以上。

本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果，體現(xiàn)在：