[發明專利]一種銅基復合材料的制備方法

有效

• 申請號: 201510475259.6
• 申請日: 2015-08-06
• 公開（公告）號: CN105063397B
• 公開（公告）日: 2017-09-01
• 發明（設計）人: 張英;李存軍;趙華;王海榮;陳靜華;厲梁
• 申請（專利權）人: 舟山市質量技術監督檢測研究院
• 主分類號: C22C1/05
• 分類號: C22C1/05;C22C9/00
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司11429
• 代理人: 張曉霞

技術領域

本發明涉及材料合成制備領域，特別涉及一種銅基復合材料的制備方法。

技術背景

銅材料具有良好的導電、導熱和易于加工性能，廣泛應用在軸承、襯套、齒輪、接頭和摩擦等組件上。然而，由于純銅材料強度低、耐磨性差，導致壽命較短，使用范圍受到限制。在一些特定領域，需要在保留純銅材料的金屬特性的同時提高其力學性能和機械性能。

碳化鋯是一種具有金屬屬性的高硬材料，電導率可達2.3×10⁴S/cm，導電能力與金屬相當，作為強化第二相在改善金屬材料力學性能方面具有較好的應用前景。但現在大部分技術在制備過程需在氫氣氛中進行，危險性高，工藝復雜，控制參數較多，需要精確控制反應溫度，難以保證產品質量。

發明內容

基于此，本發明公開了一種統計復合材料的制備方法，所述方法包括以下步驟：

S100、將混合粉體放入球磨罐中加入球磨介質進行球磨；

S200、將球磨后的混合粉體放入石墨模具中，然后一同放置在真空熱壓爐中進行燒結；

S300、燒結結束后卸壓，隨爐冷卻至室溫，所制備的材料即為銅基復合材料。

本發明所公開的方法簡便，所需控制的工藝參數較少，克服了其他方法工藝參數控制復雜、產品質量難以保證的缺點。

具體實施方式

在一個實施例中，本發明公開了一種統計復合材料的制備方法，所述方法包括以下步驟：

S100、將混合粉體放入球磨罐中加入球磨介質進行球磨；

S200、將球磨后的混合粉體放入石墨模具中，然后一同放置在真空熱壓爐中進行燒結；

S300、燒結結束后卸壓，隨爐冷卻至室溫，所制備的材料即為銅基復合材料。

本實施例中所述的方法簡單，制備的銅基復合材料具有優良的耐磨損性能和易加工性能，適用于制作受沖擊和易磨損工況環境中的部件。

在一個實施例中，所述步驟S100中的混合粉體成分為銅粉和碳化鋯粉，其中銅粉和碳化鋯粉按質量百分比99.5～92.5∶0.5～7.5配比。

在一個實施例中，所述銅粉的粒徑分布為3～5μm，純度為99.97％；碳化鋯粉的粒徑分布為3～5μm，純度為99.99％。

在一個實施例中，所述步驟S100中球磨時間為1～3小時，球磨介質為ZrC球，球磨罐轉速為200r/min，球磨過程中在球磨罐內充入高純氬氣并密封。

在一個實施例中，所述步驟S200中真空熱壓燒結時最高燒結溫度為850～900℃，升溫速率為15℃/min。

在一個實施例中，所述步驟S200中復合材料在最高燒結溫度燒結保持恒溫10～15min，燒結的同時向真空熱壓爐施加30～40MPa的壓力。

在一個實施例中，將銅粉(粒徑分布為3～5μm，純度為99.97％)和碳化鋯粉(粒徑分布為3～5μm，純度為99.99％)混合粉按質量百分比99.5∶0.5放入球磨罐中球磨2h，球磨介質為碳化鋯球，球粉比為5∶1，轉速為200r/min，球磨過程中在球磨罐內充入高純氬氣并密封；球磨后混合粉體放入石墨模具中，一同放置在真空熱壓爐中進行燒結，最高燒結溫度為850℃，升溫速率為15℃/min；在最高燒結溫度保溫10min并施加30MPa的壓力。燒結結束后卸壓，隨爐冷卻至室溫，所制備的銅基復合材料的顯微維氏硬度為138.9HV0.2，在載荷20N、磨損時間10min條件下摩擦系數和磨損量分為0.613、7.38×10^-2mm³。

在一個實施例中，將銅粉(粒徑分布為3～5μm，純度為99.97％)和碳化鋯粉(粒徑分布為3～5μm，純度為99.99％)混合粉按質量百分比96.0∶4.0放入球磨罐中球磨2h，球磨介質為碳化鋯球，球粉比為5∶1，轉速為200r/min，球磨過程中在球磨罐內充入高純氬氣并密封；球磨后混合粉體放入石墨模具中，一同放置在真空熱壓爐中進行燒結，最高燒結溫度為875℃，升溫速率為15℃/min；在最高燒結溫度保溫12.5min并施加35MPa的壓力。燒結結束后卸壓，隨爐冷卻至室溫，所制備的銅基復合材料的顯微維氏硬度為150.1HV0.2，在載荷20N、磨損時間10min條件下摩擦系數和磨損量分為0.675、7.12×10^-2mm³。