[發明專利]一種銅材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201810115904.7
• 申請日: 2018-02-06
• 公開（公告）號: CN108145153A
• 公開（公告）日: 2018-06-12
• 發明（設計）人: 劉建偉;馬賢鋒
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春應用化學研究所
• 主分類號: B22F3/02
• 分類號: B22F3/02;B22F3/10;B22F3/12;B22F1/00;B22F9/04;B82Y40/00;C22C1/04
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 趙青朵

本發明提供了一種銅材料的制備方法，包括：將銅粉進行球磨，得到高活性納米銅粉；將所述高活性納米銅粉冷壓成型，得到坯體；將所述坯體進行燒結，得到銅材料。目前同時具有高強度高電導率的銅合金是研發的熱點。但現有技術多采用添加其他金屬或氧化物來提高銅材料的力學性能。伴隨而來的是隨著第二相添加量的增加而導致的銅材料電導率的降低。而本發明僅是利用超細晶強化作用提高銅材料強度，銅材料仍具有較高的電導率。

技術領域

本發明涉及金屬材料技術領域，尤其涉及一種銅材料及其制備方法。

背景技術

銅和銅合金具有優異的導電、導熱和抗腐蝕性能，在電子、電力、航空航天、汽車、船舶等領域應用廣泛。但銅及銅合金強度低，純銅在退火狀態下的抗拉強度只有220MPa。因此，在保存銅及銅合金的導電、導熱性能的前提下，如何提高材料的力學性能已成為銅合金材料制備技術研發的熱點。

目前主要通過合金化法和復合材料法來提高銅合金的力學性能。合金化方法是傳統高性能銅合金的制備方法，其主要包括固溶強化、沉淀強化、細晶強化和形變強化等手段來強化銅基體。銅合金化技術比較成熟，工藝簡單，成本較低，適宜規模化生產，但是制備得到的材料強度較低(550MPa)，電導率受合金元素加入量的制約，下降較多(50％～70％IACS)，難以滿足新一代電子產品對性能的需求。復合材料法制備的銅合金抗拉強度較高(>1000MPa)，但其工藝較復雜，產品性能不穩定，生產成本高，需要進一步研究。

因此，開發一種高強度高導電率的純銅材料成為本領域技術人員研究的熱點。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種銅材料及其制備方法，本發明提供的銅材料具有較高的強度和導電率。

本發明提供了一種銅材料的制備方法，包括：

將銅粉進行球磨，得到高活性納米銅粉；

將所述高活性納米銅粉冷壓成型，得到坯體；

將所述坯體進行燒結，得到銅材料。

在本發明中，所述銅粉優選為純銅粉，所述銅粉的純度優選為99.5～99.9％，更優選為99.6～99.8％。本發明對所述銅粉的粒度沒有特殊的限制，采用本領域技術人員熟知的銅粉粒度即可。

在本發明中，所述球磨優選為高能球磨，所述高能球磨是利用研磨介質在做高頻振動的筒體內對物料進行沖擊、摩擦、剪切等作用而使物料粉碎的球磨方式，其基本原理是利用機械能來誘發化學反應或誘導材料組織、結構和性能的變化，以此來制備新材料，其具有明顯降低反應活化能、細化晶粒、極大提高粉末活性和改善顆粒分布均勻性及增強體與基體之間界面的結合，促進固態離子擴散，誘發低溫化學反應的優點，從而提高了材料的密實度、電、熱學等性能。

在本發明中，所述球磨優選在保護性氣體下進行，所述保護性氣體優選為惰性氣體。在本發明中，所述球磨過程中的球料比優選為(3～7)：1，更優選為(4～6)：1，最優選為5:1。在本發明中，所述球磨過程中的轉速優選為1450～1550轉/分，更優選為1450轉/分～1470轉/分。在本發明中，所述球磨的時間優選為80～160小時，更優選為100～140小時，最優選為120～130小時。在本發明中，所述球磨的過程中優選加入防鍛劑，所述防鍛劑能夠避免本發明在球磨過程中銅粉的結塊和團聚。在本發明中，所述防鍛劑優選為丙酮。在本發明中，所述銅粉和防鍛劑的用量比例優選為10kg:(20～60)mL，更優選為10kg:(30～50)mL，最優選為10kg:38mL。在本發明中，所述高活性納米銅粉的粒度優選為10～50nm，更優選為10～30nm，最優選為10～20nm。

本發明球磨后得到的納米銅粉為高活性的銅粉，這種納米銅粉具有較高的活性能，能夠實現低溫下燒結成塊。