CN101130838A - 铜包覆复合粉末及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铜包覆复合粉末及其制备方法，该铜包覆复合粉末由镀铜超细粉末颗粒完全均匀包覆润滑相或耐磨相、或润滑相和耐磨相的混合粉末颗粒组成，所述铜包覆复合粉末中润滑相粉末颗粒为：MoS2、WS2；所述铜包覆复合粉末中耐磨相粉末颗粒为：Al2O3、SiC；所述铜包覆复合粉末中铜组份重量份为：30～95；所述铜包覆复合粉末中润滑相或耐磨相、或润滑相和耐磨相的组份重量份为：5～70。本发明的低成本铜包覆复合粉末，将提高铜基复合材料的减摩性、高温强度和耐磨性。本发明产品的制备工艺简单，成本低廉，适合于常规生产工艺。
Description
技术领域
本发明涉及一种铜包覆复合粉末，本发明还涉及该铜包覆复合粉末的制备方法。
背景技术
铜包覆复合粉末是制造铜基复合材料及其零部件的原材料，铜基复合材料以其独特的导电导热性和耐磨性、低摩擦系数和较高机械强度等优异性能，成为制作高速自润滑含油轴承、齿轮及滑动部件，以及电刷和电接触等部件的重要材料，在航空航天、机械、汽车、电器等行业有广泛市场需求。
铜包覆复合粉末可采用化学镀方法制备，目前国内报道的制备方法成本较高，因为其制备过程包括镀覆基体的活化、敏化、亲水化、粗化等预处理工艺，需要应用昂贵的PaCl或AgNO3等试剂。同时化学镀时大量络合剂的加入，也使铜包覆复合粉末制备成本据高不下，从而导致国内粉末冶金工业上应用化学镀铜包覆复合粉末极为罕见。
另外，普通铜基复合粉末材料不同时含有润滑相和耐磨相，致使其产品减摩性、高温强度和耐磨性受到很大影响，使用寿命较低。以机动车电刷为例， 国产启动只能达到1万次左右，而英国摩根公司产品可达3万次。
由本低成本铜包覆复合粉末制成的铜基复合材料，可同时含有润滑相和耐磨相两种组元，大大提高了铜基复合材料的性能，其产品使用寿命提高2～4倍。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种生产低成本，减摩性好、高温强度和耐磨性能好，使用寿命长的铜包覆复合粉末。
本发明还要解决的第二技术问题是提供一种工艺简单的铜包覆复合粉末的制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明提供的铜包覆复合粉末，由镀铜超细粉末颗粒完全均匀包覆润滑相或耐磨相、或润滑相和耐磨相的混合粉末颗粒组成，所述铜包覆复合粉末中润滑相粉末颗粒为：MoS2或WS2；所述铜包覆复合粉末中耐磨相粉末颗粒为：Al2O3或SiC；所述铜包覆复合粉末中铜组份重量份为：30～95；所述铜包覆复合粉末中润滑相或耐磨相、或润滑相和耐磨相的组份重量份为：5～70。
低成本铜包覆复合粉末的制备方法包括以下工艺步骤：
步骤A.润滑相和耐磨相颗粒粉末预处理：将酒精与润滑相和耐磨相颗粒粉末均匀混合，酒精与颗粒粉末的体积和重量比例为，6～2(ml)∶1(g)，待其活化分散后，作为镀覆的基体；
步骤B. 铜镀层制备：将预处理过的润滑相和耐磨相颗粒混合粉倒入化学镀铜液中，搅拌均匀后加热到80～95℃，恒温并不断搅拌，直到不再产生气泡、反应结束，形成镀铜层；最后将钝化剂加入到镀铜层的溶液中搅拌均匀；
化学镀铜液中各组分组成为金属铜盐与还原剂的重量比例为，Cu∶还原剂＝2.54∶2.23；钝化剂为复合粉末总重量的0.1-0.05％；
其中，所述的金属铜盐为硫酸铜；
所述的还原剂为还原铁粉；
所述钝化剂为苯骈三氮唑；
步骤C.后处理：将镀覆粉末与溶液分离过滤，用净水洗涤镀覆粉末，在70～90℃的真空烘箱内干燥1～1.5小时后，制成低成本铜包覆复合粉末。
与现有技术相比，本发明具有以下突出优点：
1、本发明的低成本铜包覆复合粉末，可同时含有润滑相和耐磨相，这些成分组成的材料，将提高铜基复合材料的减摩性、高温强度和耐磨性。2、本发明产品的制备方法简单，成本低廉，适合于常规生产工艺。
用本发明的低成本铜包覆复合粉末制成的铜基复合材料，可同时含有润滑相和耐磨相。与普通铜基复合材料相比，本铜基复合材料性能提高10～30％，铜基复合材料零部件使用寿命提高2～4倍，可广泛用于制作高速自润滑含油轴承、齿轮及滑动部件，以及电刷和电接触等部件的重要材料，在航空航天、机械、汽车、电器等行业有广泛市场需求。
综上所述，本发明是一种生产低成本，减摩性好、高温强度和耐磨性能好，使用寿命长的铜包覆复合粉末，其生产工艺简单。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1：
Cu-70％MoS2(或WS2、或Al2O3、或SiC)包覆复合粉末。
预处理MoS2粉末(或WS2粉末、或Al2O3粉末、或SiC粉末)35g。将MoS2粉末与酒精210mL均匀混合，待其活化分散后，作为镀覆的基体。预处理后的MoS2粉末(或WS2粉末、或Al2O3粉末、或SiC粉末)分散在1000mL化学镀铜液中，然后进行铜包覆。化学镀铜液中各成分浓度或重量为：五水合硫酸铜(CuSO4·5H2O)：59g/l；还原铁粉(Fe)：13.15g。加热镀液、均匀搅拌，并控制温度保持在90℃。包覆实验完成后，将苯骈三氮唑0.05g加入到镀铜层的溶液中搅拌均匀。最后将镀覆粉末与溶液分离过滤，用净水洗涤，在70℃的真空烘箱内干燥1.5小时。制得Cu-70％MoS2(或WS2、或Al2O3、或SiC)包覆复合粉末。
实施例2：
Cu-39％MoS2-1％Al2O3包覆复合粉末。
预处理MoS2粉末9.75g和Al2O3粉末0.25g。将MoS2和Al2O3混合粉末与酒精60mL均匀混合，待其活化分散后，作为镀覆的基体。预处理后的MoS2和Al2O3混合粉末分散在1000mL镀液中，然后进行铜包覆。镀液中各成分浓度或重量为：五水合硫酸铜(CuSO4·5H2O)：59g/l；还原铁粉(Fe)：13.15g。加热镀液、均匀搅拌，并控制温度保持在80℃。包覆实验完成后，将苯骈三氮唑0.002g加入到镀铜层的溶液中搅拌均匀。最后将镀覆粉末与溶液分离过滤，用净水洗涤，在90℃的真空烘箱内干燥1小时。制得Cu-39％MoS2-1％Al2O3包覆复合粉末。
实施例3：
Cu-15％WS2-15％SiC包覆复合粉末。
预处理WS2粉末3.75g和SiC粉末3.75g。将WS2和SiC混合粉末与酒精30mL均匀混合，待其活化分散后，作为镀覆的基体。预处理后的MoS2和Al2O3混合粉末分散在1200mL镀液中，然后进行铜包覆。镀液中各成分重量为：五水合硫酸铜(CuSO4·5H2O)：69g；还原铁粉(Fe)：15.3g。加热镀液、均匀搅拌，并控制温度保持在90℃。包覆实验完成后，将苯骈三氮唑0.0125g加入到镀铜层的溶液中搅拌均匀。最后将镀覆粉末与溶液分离过滤，用净水洗涤，在80℃的真空烘箱内干燥1.2小时。制得Cu-15％WS2-15％SiC包覆复合粉末。包覆复合粉末。
实施例4：
Cu-4％MoS2-1％SiC包覆复合粉末。
预处理MoS2粉末4g和SiC粉末1g。将MoS2和SiC混合粉末与酒精30mL均匀混合，待其活化分散后，作为镀覆的基体。预处理后的MoS2和SiC混合粉末分散在4000mL镀液中，然后进行铜包覆。镀液中各成分重量为：五水合硫酸铜(CuSO4·5H2O)：374g；还原铁粉(Fe)：83.3g。加热镀液、均匀搅拌，并控制温度保持在95℃。包覆实验完成后，将苯骈三氮唑0.05g加入到镀铜层的溶液中搅拌均匀。最后将镀覆粉末与溶液分离过滤，用净水洗涤，在90℃的真空烘箱内干燥1.5小时。制得Cu-4％MoS2-1％SiC包覆复合粉末。
Claims (7)
1.一种铜包覆复合粉末，其特征在于：该铜包覆复合粉末由镀铜超细粉末颗粒完全均匀包覆润滑相或耐磨相、或润滑相和耐磨相的混合粉末颗粒组成，所述铜包覆复合粉末中铜组份重量份为：30～95，所述铜包覆复合粉末中润滑相或耐磨相、或润滑相和耐磨相的组份重量份为：5～70。
2.根据权利要求1所述的铜包覆复合粉末，其特征在于：所述铜包覆复合粉末中润滑相粉末颗粒为：MoS2或WS2；所述铜包覆复合粉末中耐磨相粉末颗粒为：Al2O3或SiCO。
3.制造权利要求1所述的铜包覆复合粉末的方法，其特征是：该制备方法包括以下工艺步骤：
步骤A.润滑相和耐磨相颗粒粉末预处理：将酒精与润滑相和耐磨相颗粒粉末均匀混合，酒精与颗粒粉末的体积和重量比例为，6～2(ml)∶1(g)，待其活化分散后，作为镀覆的基体；
步骤B.铜镀层制备：将预处理过的润滑相和耐磨相颗粒混合粉倒入化学镀铜液中，搅拌均匀后加热到80～95℃，恒温并不断搅拌，直到不再产生气泡、反应结束，形成镀铜层；最后将钝化剂加入到镀铜层的溶液中搅拌均匀；
步骤C.后处理：将镀覆粉末与溶液分离过滤，用净水洗涤镀覆粉末，在70～90℃的真空烘箱内干燥1～1.5小时后，制成铜包覆复合粉末。
4.根据权利要求3所述的铜包覆复合粉末的制造方法，其特征是：所述的化学镀铜液中各组分组成为金属铜盐与还原剂的重量比例为，金属铜盐∶还原剂＝2.54∶2.23；钝化剂为复合粉末总重量的0.1-0.05％。
5.根据权利要求4所述的铜包覆复合粉末的制造方法，其特征是：其中，所述的金属铜盐为硫酸铜。
6.根据权利要求4所述的铜包覆复合粉末的制造方法，其特征是：所述的还原剂为还原铁粉。
7.根据权利要求3所述的铜包覆复合粉末的制造方法，其特征是：所述钝化剂为苯骈三氮唑。
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