[發(fā)明專(zhuān)利]一種活性炭原位內(nèi)氧化制備銅基Al2O3復(fù)合粉末的方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410194530.4
• 申請(qǐng)日: 2014-05-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104162656A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-11-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓坦
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 蘇州金江銅業(yè)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): B22F1/00
• 分類(lèi)號(hào): B22F1/00
• 代理公司: 北京科億知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及金屬材料領(lǐng)域，具體涉及一種使用活性炭進(jìn)行原位內(nèi)氧化法制造銅基Al₂O₃復(fù)合粉末的工藝方法及制備得到的銅基Al₂O₃復(fù)合粉末。?

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背景技術(shù)

彌散強(qiáng)化銅合金（Dispersion?Strengthened?Copper，簡(jiǎn)稱(chēng)DSC）是具有優(yōu)良綜合物理力學(xué)性能的銅基材料，具有較高的比強(qiáng)度、比模量，良好的導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性、耐磨性、高溫性能，較低的熱膨脹系數(shù)，較高的尺寸穩(wěn)定性等綜合性能。彌散強(qiáng)化銅的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度高，甚至退火后仍保有大部分屈服強(qiáng)度，退火可以提高銅合金的延性，但由于彌散強(qiáng)化銅的屈服強(qiáng)度保有率高，因此在高傳導(dǎo)性銅合金中，加工硬化的彌散強(qiáng)化銅屈服強(qiáng)度最高。彌散強(qiáng)化銅的強(qiáng)度可與多種鋼相媲美，而傳導(dǎo)性卻與銅相似。氧化鋁彌散強(qiáng)化銅材料的物理性能與純銅的非常相似，它不但強(qiáng)度高，電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率也高；即使長(zhǎng)時(shí)間暴露于接近銅基體熔點(diǎn)的溫度（800~900℃）之下，依然能保持很好的強(qiáng)度和傳導(dǎo)性能，因此使用溫度范圍很大，使用領(lǐng)域更廣泛。氧化鋁彌散強(qiáng)化銅可應(yīng)用于電力、電子、機(jī)械等工業(yè)領(lǐng)域，可用做電氣工程開(kāi)關(guān)觸橋、連鑄機(jī)結(jié)晶器內(nèi)襯、集成電路引線框架、大功率異步牽引電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子、電氣化鐵路接觸導(dǎo)線（電車(chē)線）、熱核實(shí)驗(yàn)反應(yīng)堆（ITER）偏濾器垂直靶散熱片、高脈沖磁場(chǎng)導(dǎo)體材料等；并且在這些領(lǐng)域有著其它材料不可替代的優(yōu)勢(shì)，尤其是作為現(xiàn)在逐步提速的高速電氣化鐵路接觸導(dǎo)線（電車(chē)線），比鉻鋯銅材料具有更優(yōu)秀的高強(qiáng)高導(dǎo)工程應(yīng)用耐久穩(wěn)定性，是重要的新型備選材料。?

在國(guó)外，內(nèi)氧化法生產(chǎn)彌散銅的研究已進(jìn)入實(shí)用階段，美國(guó)俄亥俄洲的SCM公司已形成月產(chǎn)18噸、四種牌號(hào)（C15710、C15720、C15735、C15760）Cu-Al₂O₃的生產(chǎn)規(guī)模。目前德國(guó)、俄羅斯、日本彌散強(qiáng)化銅合金也已生產(chǎn)，該產(chǎn)品生產(chǎn)工藝仍然在保密中。?

在國(guó)內(nèi)，洛陽(yáng)銅加工集團(tuán)有限責(zé)任公司與中南大學(xué)較早開(kāi)展了內(nèi)氧化法制備Al₂O₃/Cu彌散強(qiáng)化銅合金的研究，申請(qǐng)?zhí)枮?00410029836.0的中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利“彌散強(qiáng)化銅合金及其制備工藝方法”公開(kāi)了其制備方法，采用對(duì)彌散銅等靜壓錠進(jìn)行一次性?xún)?nèi)氧化和燒結(jié)的工藝，生產(chǎn)效率有所提高，但由于產(chǎn)品性能的穩(wěn)定性方面均存在不少的問(wèn)題，因此沒(méi)能規(guī)模化投放市場(chǎng)。?

近年來(lái)，對(duì)彌散強(qiáng)化銅進(jìn)行研究、試驗(yàn)和嘗試生產(chǎn)的單位先后有北京有色研究院、昆明和河北等相關(guān)的科研院所和公司，如：申請(qǐng)?zhí)枮?00510032208.2的中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利“零燒氫膨脹納米彌散強(qiáng)化Cu-?Al₂O₃合金及其制備方法”；申請(qǐng)?zhí)枮?00610048645.8的中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利“彌散強(qiáng)化銅材料中氧化鋁原位生長(zhǎng)工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)”；申請(qǐng)?zhí)枮?00910303699.8的中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利“一種高強(qiáng)度高導(dǎo)電性氧化鋁彌散強(qiáng)化銅的制備工藝”；申請(qǐng)?zhí)枮?00310119001.X的中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利“一種化鋁彌散強(qiáng)化銅引線框架材料及制備方法”；申請(qǐng)?zhí)枮?00710195524.0的中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利“超高張力銅線及其制備方法”。其中北京某有色研究院的彌散銅材料主要為低、中等鋁含量（Al的質(zhì)量比例為0.1~0.3%左右），性能與國(guó)外有較大差距；其它科研院、公司由于存在批量生產(chǎn)產(chǎn)品性能不穩(wěn)定等問(wèn)題，相繼放棄該項(xiàng)目。?

目前國(guó)內(nèi)彌散強(qiáng)化銅棒材事實(shí)上依然依賴(lài)進(jìn)口，在軍用高端電真空和無(wú)冷卻超強(qiáng)電流線圈、導(dǎo)體（如電磁炮元件）領(lǐng)域，受到國(guó)外的進(jìn)口限制。?

上述國(guó)內(nèi)各單位制備彌散強(qiáng)化銅的方法是相似的，通常包括制取銅-鋁合金粉末、氧源制作、混料、冷等靜壓制作短粗錠、綜合熱處理、錠加熱至高溫、熱擠壓、冷加工、性能檢測(cè)等步驟，這些方法在商業(yè)化生產(chǎn)中有以下共同的突出缺點(diǎn)：?

（1）雜質(zhì)氧（O）影響性能

產(chǎn)品彌散強(qiáng)化銅棒材中雜質(zhì)氧含量難以控制，平均雜質(zhì)氧含量＞150ppm，不能滿足制作電真空元器件的原料要求。彌散強(qiáng)化銅棒化學(xué)成份中，除了化合態(tài)存在于Al₂O₃相的氧元素之外，其余的氧是雜質(zhì)氧，雜質(zhì)氧影響導(dǎo)電率、高溫強(qiáng)度，特別是作為電真空元件的材料使用時(shí)會(huì)出現(xiàn)氫脆現(xiàn)象，出現(xiàn)裂紋。