[發(fā)明專利]一種原位合成TiC增強(qiáng)銅基復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用

在審

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• 申請日: 2017-12-21
• 公開（公告）號: CN108034851A
• 公開（公告）日: 2018-05-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅平;董仕節(jié);湯臣;張艷華;藍(lán)彬栩;陳晨;王義金;胡東偉;夏露;肖瑤;李智;覃富城;王沖;楊祺;鄧宇鑫;張海一;晁飛揚(yáng);王書文;徐小涵;張佳琪;陳崗;方澤成;邵軒宇;夏宇欣;左雨菲;丁文祥;易少杰;陳成
• 申請（專利權(quán)）人: 湖北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C22C1/05
• 分類號: C22C1/05;C22C9/00;C22C32/00;B22F9/04;B22F1/02;B22F3/02;B22F3/10;B22F3/17
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 劉奇

本發(fā)明提供了一種原位合成TiC增強(qiáng)銅基復(fù)合材料的制備方法，首先將鈦粉和碳粉進(jìn)行球磨，得到TiC前驅(qū)體；在TiC前驅(qū)體表面鍍鎳，得到鎳包覆TiC前驅(qū)體粉末；然后將鎳包覆TiC前驅(qū)體粉末和純銅粉進(jìn)行濕法球磨，得到混合物；將得到的混合物依次進(jìn)行干燥、冷壓成型、燒結(jié)和煅壓處理，得到原位合成TiC增強(qiáng)銅基復(fù)合材料。本發(fā)明提供的方法有效地改善了TiC增強(qiáng)相與銅基體之間的潤濕性，而且本發(fā)明避免了雜質(zhì)相Ti?Cu、Cu?C的產(chǎn)生，有效提高了TiC銅基復(fù)合材料的硬度和耐磨性能。本發(fā)明還提供了上述制備方法得到的原位合成TiC增強(qiáng)銅基復(fù)合材料，及其作為點(diǎn)焊電極材料的應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于金屬基復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，主要涉及一種原位合成TiC增強(qiáng)銅基復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

電阻點(diǎn)焊是目前車身生產(chǎn)的主要方式。據(jù)統(tǒng)計(jì)，點(diǎn)焊一點(diǎn)的成本是5美分，生產(chǎn)一輛客車要焊3000點(diǎn)，成本是150美元，其成本的1/2-3/4出自點(diǎn)焊電極的使用和損耗上。在轎車車身裝配線上一輛轎車需要焊接7000-12000點(diǎn)。點(diǎn)焊過程中，點(diǎn)焊電極要反復(fù)承受機(jī)械力和熱的作用，不可避免會發(fā)生塑性變形。而電極硬度低和耐磨性差會導(dǎo)致塑性變形嚴(yán)重，電極塑性變形的直接結(jié)果會導(dǎo)致焊接過程中電流密度降低，進(jìn)而使焊接過程中產(chǎn)生的焦耳熱減少，最終影響焊點(diǎn)質(zhì)量。可見如果能采取一些行之有效的措施提高電極的硬度和耐磨性能，將會減弱電極的塑性變形性，從而延長電極的使用壽命。

目前，常用的電極材料有銅基復(fù)合材料，多使用彌散強(qiáng)化的方法來增強(qiáng)銅基復(fù)合材料的硬度和耐磨性。但是彌散強(qiáng)化方法存在的缺點(diǎn)是：增強(qiáng)相與基體合金之間存在潤濕性差的問題，增大了復(fù)合材料產(chǎn)生內(nèi)裂紋的機(jī)率，從而影響復(fù)合材料的硬度和耐磨性。而且，彌散相與基體合金在一起球磨的過程中，容易產(chǎn)生雜質(zhì)相，同樣會影響復(fù)合材料的硬度和耐磨性。例如，以Ti、C、Cu為原料，制備TiC增強(qiáng)銅基復(fù)合材料時(shí)，由于原料Ti、C、Cu粉是一起進(jìn)行球磨，球磨過程中就很難避免Ti-Cu、Cu-C雜質(zhì)相的產(chǎn)生，從而影響復(fù)合材料的硬度和耐磨性。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述技術(shù)問題，提高銅基復(fù)合材料的硬度和耐磨性，本發(fā)明提供了一種原位合成TiC增強(qiáng)銅基復(fù)合材料的制備方法。

本發(fā)明提供了一種原位合成TiC增強(qiáng)銅基復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟：

(1)將鈦粉和碳粉進(jìn)行球磨，得到TiC前驅(qū)體；

(2)在所述步驟(1)TiC前驅(qū)體表面鍍鎳，得到鎳包覆TiC前驅(qū)體粉末；

(3)將所述步驟(2)得到的鎳包覆TiC前驅(qū)體粉末和純銅粉進(jìn)行濕法球磨，得到混合物；

(4)將所述步驟(3)得到的混合物依次進(jìn)行干燥、冷壓成型、燒結(jié)和鍛壓處理，得到原位合成TiC增強(qiáng)銅基復(fù)合材料。

優(yōu)選的，所述步驟(1)中鈦粉的粒徑為100～200目；碳粉的粒徑為200～400目；

所述球磨的轉(zhuǎn)速為300～500轉(zhuǎn)/分，所述球磨的球料比為10～30:1，所述球磨在惰性氣氛下進(jìn)行。

優(yōu)選的，所述步驟(2)中鍍鎳的方法包括：

將化學(xué)鍍鎳溶液與所述TiC前驅(qū)體在攪拌條件下進(jìn)行混合，得到混合料液；所述混合的時(shí)間以混合料液中攪拌無氣泡產(chǎn)生為準(zhǔn)；

所述化學(xué)鍍鎳溶液的pH值為9～10；所述混合的溫度為40～50℃；

將所述得到的混合料液依次經(jīng)過濾、洗滌和干燥，得到鎳包覆TiC前驅(qū)體粉末。

優(yōu)選的，所述步驟(3)中鎳包覆TiC前驅(qū)體粉末與純銅粉的質(zhì)量比為0.5～2:48～50。

優(yōu)選的，所述步驟(4)中的干燥為真空干燥，所述干燥的溫度為80～100℃，干燥的壓力為0.01～0.1MPa，干燥的時(shí)間為12～24h。