[發(fā)明專利]一種彌散強(qiáng)化銅基復(fù)合材料的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110303491.7
• 申請(qǐng)日: 2021-03-22
• 公開（公告）號(hào): CN113061768B
• 公開（公告）日: 2023-08-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 甘雪萍;趙琪;周科朝;吳浩;李鈺鍇;劉松旭
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號(hào): C22C1/05
• 分類號(hào): C22C1/05;C22C9/00;C22C32/00;B22F1/12;B22F3/10;B22F3/105;B22F9/24
• 代理公司: 長(zhǎng)沙朕揚(yáng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 43213
• 代理人: 魏龍霞

本發(fā)明公開了一種彌散強(qiáng)化銅基復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：(1)將銅鹽溶液和氧化物增強(qiáng)體分散液混合配成主鹽溶液；(2)對(duì)主鹽溶液進(jìn)行攪拌的同時(shí)滴入還原劑溶液進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)洗滌干燥，得復(fù)合材料粉末；(3)對(duì)所述復(fù)合材料依次進(jìn)行還原處理、等離子真空燒結(jié)，得到彌散強(qiáng)化銅基復(fù)合材料。本發(fā)明將增強(qiáng)體材料與銅鹽溶液，通過分子級(jí)共混的方法制備出復(fù)合粉末，采用分子級(jí)共混可以實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)體在銅基體中的均勻分散，并且易于控制增強(qiáng)體顆粒的粒徑和調(diào)控增強(qiáng)體的含量，最終有利于改善其力學(xué)性能，一定程度上改善現(xiàn)有制備工藝的不足。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于復(fù)合材料領(lǐng)域，尤其涉及一種高性能彌散強(qiáng)化銅基復(fù)合材料的制備方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)在電接觸材料最常用的觸點(diǎn)材料為銀基電接觸材料和銅基電接觸材料，傳統(tǒng)的銅基電接觸材料雖然具有優(yōu)良的導(dǎo)電性能，但是存在隨著溫度的升高硬度下降幅度大、抗電弧燒損能力差、抗熔焊性能差等缺點(diǎn)。而銀基電接觸材料的材料成本很高，因此目前應(yīng)用更多的是銅基電接觸材料。為了提高銅基復(fù)合材料高溫下的力學(xué)性能、抗電弧燒損能力差和抗熔焊性能，同時(shí)保留銅本身的優(yōu)異物理性能，必須在銅基體中引入增強(qiáng)體以提高其在高溫下性能的穩(wěn)定性。彌散強(qiáng)化銅作為一種優(yōu)異的高強(qiáng)、高導(dǎo)材料，使其成為銅基復(fù)合材料中最有應(yīng)用前景的一種電接觸材料。納米級(jí)顆粒增強(qiáng)體對(duì)銅基體的彌散強(qiáng)化作用，使其具有高強(qiáng)度、高硬度、高導(dǎo)電率及高軟化溫度等特性，廣泛應(yīng)用于電器切換開關(guān)、觸頭材料、引線框架和轉(zhuǎn)子材料等領(lǐng)域。

目前，國內(nèi)外商業(yè)化彌散強(qiáng)化銅材料最為普遍的是氧化鋁彌散強(qiáng)化銅基復(fù)合材料，主要工藝為內(nèi)氧法和機(jī)械合金化法。內(nèi)氧法工藝生產(chǎn)周期長(zhǎng)，成本高，氧化鋁顆粒粒徑難以控制，并且氧氣量和氧化時(shí)間難以控制，同時(shí)在生產(chǎn)過程對(duì)生產(chǎn)設(shè)備和工藝控制的要求很為嚴(yán)格；由于增強(qiáng)體顆粒和銅基體潤(rùn)濕性差，從而導(dǎo)致其在銅基體中存在偏析和聚集，偏析的增強(qiáng)體存在于銅基復(fù)合材料內(nèi)部難以消除，容易造成裂紋和空洞對(duì)復(fù)合材料的力學(xué)性能產(chǎn)生不好的影響。機(jī)械合金化法則由于強(qiáng)化相粒度不夠細(xì)、粒徑分布廣、雜質(zhì)容易混入、難以混合均勻等缺點(diǎn)影響力學(xué)性能。因此，為了提高彌散強(qiáng)化銅的應(yīng)用范圍，關(guān)鍵在于尋找一種能改善增強(qiáng)體在銅基體中的分散性和含量的制備工藝改善材料的力學(xué)性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，克服以上背景技術(shù)中提到的不足和缺陷，提供一種彌散強(qiáng)化銅基復(fù)合材料的制備方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為：

一種彌散強(qiáng)化銅基復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)將銅鹽溶液和氧化物增強(qiáng)體分散液混合配成主鹽溶液；

(2)對(duì)主鹽溶液進(jìn)行攪拌的同時(shí)滴入還原劑溶液進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)洗滌干燥，得復(fù)合材料粉末；

(3)對(duì)所述復(fù)合材料依次進(jìn)行還原處理、等離子真空燒結(jié)，得到彌散強(qiáng)化銅基復(fù)合材料。

上述的制備方法，優(yōu)選的，所述氧化物增強(qiáng)體分散液為納米三氧化二鋁分散液、納米二氧化硅分散液、納米氧化釔分散液、納米氧化鋯分散液、納米二氧化鈦分散液、納米二氧化錫分散液和納米二氧化鈰分散液中的一種或幾種的混合物。

上述的制備方法，優(yōu)選的，所述氧化物增強(qiáng)體分散液中還包括氧化還原石墨烯分散液。利用氧化還原石墨烯巨大的比表面來吸附納米氧化物，有利于改善銅或其氧化物的包覆狀態(tài)。

上述的制備方法，優(yōu)選的，所述氧化物增強(qiáng)體中的納米氧化物和氧化還原石墨烯的純度均為99.9％以上，氧化還原石墨烯厚度小于20nm。

上述的制備方法，優(yōu)選的，步驟(1)中，所述主鹽溶液中，銅鹽和氧化物增強(qiáng)體的質(zhì)量比為(85wt.％-99.9wt.％)：(0.1wt.％-15wt.％)。