[發明專利]高強度高孔隙率粉末冶金純銅材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202110644390.6
• 申請日: 2021-06-09
• 公開（公告）號: CN113351868B
• 公開（公告）日: 2023-03-17
• 發明（設計）人: 王林山;熊薇;王蕊;梁雪冰;胡強;汪禮敏
• 申請（專利權）人: 北京有研粉末新材料研究院有限公司
• 主分類號: B22F3/11
• 分類號: B22F3/11;B22F3/02;B22F3/14
• 代理公司: 北京辰權知識產權代理有限公司 11619
• 代理人: 佟林松

本發明提供了一種高強度高孔隙率粉末冶金純銅材料及其制備方法，制備得到的高強度高孔隙率粉末冶金純銅材料的密度≤6.95g/cm³，孔隙率≥22％且壓潰強度≥160MPa；并且在孔隙率為22～31％時，粉末冶金純銅材料的壓潰強度隨其孔隙率的增大而提高，實現了在材料高孔隙率的同時提高強度的技術效果，具有強度高、成本低、工藝穩定等優點，適合于批量生產。

技術領域

本發明涉及粉末冶金技術領域，具體涉及一種高強度高孔隙率粉末冶金純銅材料及其制備方法。

背景技術

成形和燒結是制備粉末冶金材料與零件的主要工藝流程，通過對生坯密度和燒結條件的控制可以制備出多孔或致密材料。高孔隙率材料，即多孔材料具有比重小、滲透性好、減震消音、比表面積大等優點，這些特點使得高孔隙率純銅粉末冶金材料在工業過濾、電化學催化、機械軸承、電磁屏蔽等方面均有廣泛應用，包括航空航天、化學化工、冶金、醫藥、建筑、3C等行業。

一般而言，材料的強度隨孔隙率的增大而下降，A.E.Simone和L.J.Gibson于1995年發表的《THE Tensile Strength of Porous Copper Made by the GASAR Process》指出定向凝固純銅材料而的屈服強度和拉伸強度隨孔隙率的升高線性下降，但孔隙的分布和形貌同樣可影響材料強度，L.J.Gibson和M.F.Ashby于1997年發表《Cellular SolidsStructure and Properties》指出材料孔隙的形貌不規則或分布不規則會導致強度的下降。低強度高孔隙率的粉末冶金純銅材料在使用過程中容易失效斷裂，造成安全隱患。

因此，如何獲得一種孔隙球形度高的高強度高孔隙率的粉末冶金純銅材料及其制備方法是現階段急需解決的技術問題。

發明內容

針對上述問題，本發明提供一種高強度高孔隙率粉末冶金純銅材料及其制備方法，該高強度高孔隙率粉末冶金純銅材料的密度≤6.95g/cm³，孔隙率≥22％且壓潰強度≥160MPa，實現了在材料高孔隙率的同時提高強度的技術效果。

為了實現上述目的，根據本發明的第一方面，提供了一種高強度高孔隙率粉末冶金純銅材料。

該高強度高孔隙率粉末冶金純銅材料的密度≤6.95g/cm³，孔隙率≥22％，壓潰強度≥160MPa；并且在孔隙率為22～31％時，所述粉末冶金純銅材料的壓潰強度隨其孔隙率的增大而提高。

為了實現上述目的，根據本發明的第二方面，提供了一種高強度高孔隙率粉末冶金純銅材料的制備方法。

該高強度高孔隙率粉末冶金純銅材料的制備方法包括以下步驟：

采用純銅粉為原料，并對所述純銅粉進行模壓成形，得到生坯；所述生坯的密度為7.8～8.3g/cm³；

對所述生坯在還原氣氛下燒結處理，得到所述高強度高孔隙率粉末冶金純銅材料。

進一步的，所述純銅粉為電解銅粉、霧化銅粉或還原銅粉；所述純銅粉的銅含量≥99.5％，所述純銅粉的粒徑≤150μm。

進一步的，所述模壓成形方式為冷壓成形或溫壓成形；壓制壓強為500～800MPa。

進一步的，所述還原氣氛燒結處理的工藝條件為：先以5～10℃/min升溫至500～700℃，然后以1～5℃/min升溫至1000～1080℃，保溫1～4h后自然冷卻。

進一步的，所述還原氣氛燒結處理的還原氣體包括但不限于純氫氣、氫氣和氮氣的混合氣體、分解氨、一氧化碳中的任一種。

進一步的，所述還原氣體為氫氣和氮氣的混合氣體，所述氮氣和氫氣的體積比為(1～5)：(1～5)。