CN104368806A - 一种铜基复合材料及其制备方法 - Google Patents

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刘莉
王爽
刘晓东
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Abstract

本发明公开了一种铜基复合材料及其制备方法，该材料包括以下原料：铜粉，氧化铜粉，氯化铜粉，铝粉，秸秆粉，氧化硅，二氧化硅，氧化镍粉，硬脂酸锌，聚乙烯醇，聚丙烯酰胺，硅酸钙。制备过程：步骤1，按份数称取各原料；步骤2，将铜粉，氧化铜粉，氯化铜粉，铝粉，秸秆粉，氧化硅，二氧化硅，氧化镍粉，硬脂酸锌，聚乙烯醇，聚丙烯酰胺和硅酸钙混合后，在40-60℃下加热搅拌得混合物；步骤3，将混合物装入模具中，放入熔渗炉中，通入惰性气体后，再熔渗10-15分钟，得混合液；步骤4，取出熔渗炉，至于冰水混合物中冷却，得铜基复合材料。本发明复合材料具有较高的硬度和耐磨性能，适合产业化。

Description

一种铜基复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及复合材料领域，具体涉及一种铜基复合材料及其制备方法。
背景技术
铜是人类发现最早的金属之一，也是最实用的纯金属之一，有很好的延展性，其导电性仅次于银，导热性仅次于金和银。高导电性、导热性及良好的延展性是铜最有价值的特性。但铜的硬度和屈服强度较低，抗蠕变性能也较差，制约了它在工业和军事领域中的应用。早在20世纪60年代就有研究者开展向铜基体中加入增强体从而制备出铜基复合材料的研究，所得的材料既保持了铜的优点，又弥补了铜的不足。到目前为止，国内外研究和开发了多种铜基复合材料，如Mo-Cu复合材料、石墨-TiC-Cu复合材料、碳化铌增强Cu复合材料等。现有的铜基复合材料导电、耐磨等综合性能有待进一步提高。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种铜基复合材料及其制备方法，复合材料耐磨、硬度大，可作为建筑或运输业用品的原料。
为解决现有技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种铜基复合材料，包括以下按重量份数计的原料：铜粉20-30份，氧化铜粉10-15份，氯化铜粉10-15份，铝粉1-5份，秸秆粉10-15份，氧化硅5-10份，二氧化硅5-10份，氧化镍粉5-10份，硬脂酸锌2-5份，聚乙烯醇3-8份，聚丙烯酰胺1-5份，硅酸钙3-6份。
作为优选的是，上述铜基复合材料，包括以下按重量份数计的原料：铜粉14-16份，氧化铜粉12-15份，氯化铜粉13-15份，铝粉3-5份，秸秆粉13-15份，氧化硅6-8份，二氧化硅8-10份，氧化镍粉6-8份，硬脂酸锌2-5份，聚乙烯醇6-8份，聚丙烯酰胺2-4份，硅酸钙4-5份。
作为优选的是，所述秸秆粉来源于互花米草秸秆、油菜秸秆或小麦秸秆中一种。
上述铜基复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，按重量份数称取各原料；
步骤2，将铜粉，氧化铜粉，氯化铜粉，铝粉，秸秆粉，氧化硅，二氧化硅，氧化镍粉，硬脂酸锌，聚乙烯醇，聚丙烯酰胺和硅酸钙混合后，在40-60℃下加热搅拌得混合物；
步骤3，将混合物装入模具中，放入熔渗炉中，通入惰性气体后，再熔渗10-15分钟，得混合液；
步骤4，取出熔渗炉，至于冰水混合物中冷却，得铜基复合材料。
作为优选的是，上述铜基复合材料的制备方法中，步骤1，铜粉、氧化铜粉、氯化铜粉、铝粉、秸秆粉和氧化镍粉的目数为400目。
作为优选的是，上述铜基复合材料的制备方法，步骤步骤3，熔渗参数为压力100-300MPa，温度为800-1000℃。
有益效果
本发明制备的铜基复合材料具有很高的硬度和耐磨性，导电性能佳，适合用于建筑、运输和通讯领域。
具体实施方式
实施例1
一种铜基复合材料，包括以下按重量份数计的原料：铜粉20份，氧化铜粉10份，氯化铜粉10份，铝粉1份，互花米草秸秆粉10份，氧化硅5份，二氧化硅5份，氧化镍粉5份，硬脂酸锌2份，聚乙烯醇3份，聚丙烯酰胺1份，硅酸钙3份。
上述铜基复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，按重量份数称取各原料，其中，铜粉、氧化铜粉、氯化铜粉、铝粉、秸秆粉和氧化镍粉的目数为400目；
步骤2，将铜粉，氧化铜粉，氯化铜粉，铝粉，秸秆粉，氧化硅，二氧化硅，氧化镍粉，硬脂酸锌，聚乙烯醇，聚丙烯酰胺和硅酸钙混合后，在40℃下加热搅拌10min得混合物；
步骤3，将混合物装入模具中，放入熔渗炉中，通入惰性气体后，在压力100MPa，温度为800℃熔渗10分钟，得混合液；
步骤4，取出熔渗炉，至于冰水混合物中冷却，得铜基复合材料。
 
实施例2
一种铜基复合材料，包括以下按重量份数计的原料：铜粉25份，氧化铜粉13份，氯化铜粉13份，铝粉4份，小麦秸秆粉12份，氧化硅6份，二氧化硅8份，氧化镍粉6份，硬脂酸锌4份，聚乙烯醇6份，聚丙烯酰胺3份，硅酸钙5份。
上述铜基复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，按重量份数称取各原料，其中铜粉、氧化铜粉、氯化铜粉、铝粉、秸秆粉和氧化镍粉的目数为200目；
步骤2，将铜粉，氧化铜粉，氯化铜粉，铝粉，秸秆粉，氧化硅，二氧化硅，氧化镍粉，硬脂酸锌，聚乙烯醇，聚丙烯酰胺和硅酸钙混合后，在50℃下加热搅拌得混合物；
步骤3，将混合物装入模具中，放入熔渗炉中，通入惰性气体后，在压力200MPa，温度为900℃熔渗12分钟，得混合液；
步骤4，取出熔渗炉，至于冰水混合物中冷却，得铜基复合材料。
 
实施例3
一种铜基复合材料，包括以下按重量份数计的原料：铜粉30份，氧化铜粉15份，氯化铜粉15份，铝粉5份，油菜秸秆粉15份，氧化硅10份，二氧化硅10份，氧化镍粉10份，硬脂酸锌5份，聚乙烯醇8份，聚丙烯酰胺5份，硅酸钙6份。
上述铜基复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，按重量份数称取各原料，其中，铜粉、氧化铜粉、氯化铜粉、铝粉、秸秆粉和氧化镍粉的目数为400目；
步骤2，将铜粉，氧化铜粉，氯化铜粉，铝粉，秸秆粉，氧化硅，二氧化硅，氧化镍粉，硬脂酸锌，聚乙烯醇，聚丙烯酰胺和硅酸钙混合后，在60℃下加热搅拌得混合物；
步骤3，将混合物装入模具中，放入熔渗炉中，通入惰性气体后，在压力300MPa，温度为1000℃熔渗15分钟，得混合液；
步骤4，取出熔渗炉，至于冰水混合物中冷却，得铜基复合材料。
 
实施例4
一种铜基复合材料，包括以下按重量份数计的原料：铜粉30份，氧化铜粉15份，氯化铜粉15份，铝粉5份，油菜秸秆粉15份，氧化硅10份，二氧化硅10份，氧化镍粉10份，硬脂酸锌5份，聚乙烯醇8份，聚丙烯酰胺5份，硅酸钙6份。
上述铜基复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，按重量份数称取各原料，其中，铜粉、氧化铜粉、氯化铜粉、铝粉、秸秆粉和氧化镍粉的目数为400目；
步骤2，将铜粉，氧化铜粉，氯化铜粉，铝粉，秸秆粉，氧化硅，二氧化硅，氧化镍粉，硬脂酸锌，聚乙烯醇，聚丙烯酰胺和硅酸钙混合后，在40℃下加热搅拌10min得混合物；
步骤3，将混合物装入模具中，放入熔渗炉中，通入惰性气体后，在压力100MPa，温度为800℃熔渗10分钟，得混合液；
步骤4，取出熔渗炉，至于冰水混合物中冷却，得铜基复合材料。
 
性能试验
将本发明制备的铜基复合材料，进行常规的性能测试，所得数据如下表所示：
结合上表数据可知，本发明复合材料硬度大、耐磨、导电性能好，适合用于电子通讯等领域。

Claims (6)

1.一种铜基复合材料，其特征在于，包括以下按重量份数计的原料：铜粉20-30份，氧化铜粉10-15份，氯化铜粉10-15份，铝粉1-5份，秸秆粉10-15份，氧化硅5-10份，二氧化硅5-10份，氧化镍粉5-10份，硬脂酸锌2-5份，聚乙烯醇3-8份，聚丙烯酰胺1-5份，硅酸钙3-6份。
2.根据权利要求1所述的铜基复合材料，其特征在于，包括以下按重量份数计的原料：铜粉14-16份，氧化铜粉12-15份，氯化铜粉13-15份，铝粉3-5份，秸秆粉13-15份，氧化硅6-8份，二氧化硅8-10份，氧化镍粉6-8份，硬脂酸锌2-5份，聚乙烯醇6-8份，聚丙烯酰胺2-4份，硅酸钙4-5份。
3.根据权利要求1所述的铜基复合材料，其特征在于：所述秸秆粉来源于互花米草秸秆、油菜秸秆或小麦秸秆中一种。
4.权利要求1所述的铜基复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，按重量份数称取各原料；
步骤2，将铜粉，氧化铜粉，氯化铜粉，铝粉，秸秆粉，氧化硅，二氧化硅，氧化镍粉，硬脂酸锌，聚乙烯醇，聚丙烯酰胺和硅酸钙混合后，在40-60℃下加热搅拌得混合物；
步骤3，将混合物装入模具中，放入熔渗炉中，通入惰性气体后，再熔渗10-15分钟，得混合液；
步骤4，取出熔渗炉，至于冰水混合物中冷却，得铜基复合材料。
5.根据权利要求4所述的铜基复合材料的制备方法，其特征在于：步骤1，铜粉、氧化铜粉、氯化铜粉、铝粉、秸秆粉和氧化镍粉的目数为400目。
6.根据权利要求4所述的铜基复合材料的制备方法，其特征在于：步骤3，熔渗参数为压力100-300MPa，温度为800-1000℃。
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