[發明專利]一種晶須顆粒混雜增強銅基復合材料的制備方法

在審

• 申請號: 202011118418.4
• 申請日: 2020-10-19
• 公開（公告）號: CN112226704A
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發明（設計）人: 付翀;閆貞;王金龍;劉鑫;姜鳳陽
• 申請（專利權）人: 西安工程大學
• 主分類號: C22C49/02
• 分類號: C22C49/02;C22C49/14;C22C47/04;C22C47/00;C22C101/22
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 王丹

本發明公開了一種晶須顆粒混雜增強銅基復合材料的制備方法，利用球磨法以同等原子比例的Ti粉和B粉作為原始粉末，制備TiB粉末；并用化學鍍法對SiC顆粒表面鍍Ni；將制備的TiB粉末和表面鍍Ni的SiC顆粒溶于無水乙醇形成混濁液，將混浮液滴注填充到預處理的泡沫銅內部，之后風干、冷壓并SPS燒結、隨爐冷卻，獲得具有高強度及優良導電、導熱性能的銅基復合材料。

技術領域

本發明屬于銅基復合材料的制備方法技術領域，及一種晶須顆粒混雜增強銅基復合材料的制備方法。

背景技術

銅基復合材料具有出色的綜合性能，是最受關注的金屬基復合材料之一。然而，傳統的銅及銅合金材料存在強度低、高溫性能差等缺點，限制了它在工業和軍事領域中的應用。隨著現代工業技術的高速發展，對銅基復合材料的性能需求越來越高，要求其既有高的導電性，又具有高的強度和硬度。因此，既有優良導電性能又有高強度的銅基復合材料的制備成為目前亟需解決的問題。

早在20世紀60年代就有研究者提出采用強化法來開展提高銅基復合材料性能的研究。強化法是指通過向銅基體中引入顆粒、晶須或纖維等第二相作為增強體，從而提高銅基復合材料性能的方法。借助第二相的復合強化手段發揮基體與增強材料之間的協同作用。同時，銅基體中的第二相粒子對自由電子的散射作用比固溶于銅基體中的原子引起的散射作用弱得多，所以復合強化不會明顯降低銅基體的導電導熱性。然而，盡管第二相強化是一種有效提高銅基復合材料綜合性能的方法，但是，具有單一組元、單一形貌的銅基復合材料導電導熱性能較差。

發明內容

本發明的目的是提供一種晶須顆粒混雜增強銅基復合材料的制備方法，能夠提高銅基復合材料的強度和導電導熱性能。

本發明所采用的技術方案是，一種晶須顆粒混雜增強銅基復合材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟1、將Ti粉、B粉置于球磨機中，并添加控制劑進行球磨得到懸濁液，對懸濁液進行干燥、研磨后得到TiB晶須；

步驟2、制備表面鍍Ni的SiC顆粒；

步驟2.1、將表面清潔處理后的SiC顆粒加入到粗化液中攪拌，清洗至中性后得到粗化SiC顆粒，粗化液為HCl與蒸餾水的混合液；

步驟2.2、將粗化SiC顆粒置于活化敏化液后，將反應體系置于水浴槽中，超聲之后，進行靜置、沉淀、過濾、洗滌至中性、過濾、干燥后得到活化敏化SiC顆粒，活化敏液包括：2-6g/L PdCl₂·2H₂O、20-40g/L SnCl₂·H₂O、150-170g/L NaCl、40-80mL/L HCl；

步驟2.3、將活化敏化SiC顆粒加入化學鍍液后，將反應體系置于恒溫水浴槽中攪拌，之后進行靜置、沉淀、過濾、干燥，得到表面鍍Ni的SiC顆粒；化學鍍液中包括：[Ni²⁺]濃度為0.15-0.25mol/L、[Ni²⁺]/[H:PO₂^－]濃度之比為0.3-0.5、[NH₄⁺]濃度為0.5-0.7mol/L、檸檬酸濃度為0.1-0.3mol/L、以及1ml/L乳酸和lmg/L硫脲；化學鍍液pH為9-10；

步驟3、將TiB晶須和表面鍍Ni的SiC顆粒溶于無水乙醇形成混濁液，將混濁液滴注填充到泡沫銅內部，干燥、冷壓成型并SPS燒結后冷卻，制得晶須顆粒混雜增強銅基復合材料。

本發明的特點還在于：

步驟1中Ti粉、B粉的原子比例為1：1，控制劑為質量分數為4％的無水乙醇，球磨過程的工藝參數為：磨球直徑分別為20mm、10mm、6mm，且磨球數量配比為1:3:1，球料比為10～15：1，球磨轉速為400～600r/min，球磨時間為3～5h。