CN104404404A - 一种铜基复合材料的制备方法、及铜基复合材料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铜基复合材料的制备方法，依次包括：步骤一、称取原料将所述原料进行球磨，混合时间为3小时，得到球磨后的混合粉末；步骤二、将所述步骤一制备的混合粉末在500Mpa的压力下压制；得到坯料；步骤三、将所述步骤二制备的坯料进行二期烧结，得到本发明所述的铜基复合材料。本发明方法采用特定的配方和工艺，制备得到的铜基复合材料不仅具有优越的力学性能和耐磨损性能，而且具有优良的导电性和导热率。
Description
技术领域
本发明属于铜基复合材料的技术领域，具体地，涉及一种铜基复合材料的制备方法、以及该制备方法制备得到的铜基复合材料。
背景技术
铜和铜合金是传统的高导电、导热材料，在电器、电子等工业部门有着许多重要的用途，由于强度和耐热性不足，铜及铜合金的应用受到很大的限制，铜合金强度的提高在很大程度上都是以牺牲导电率为代价。铜基复合材料不仅强度高、导电性与导热性与纯铜或铜合金相近，而目还有良好的抗电弧侵蚀和抗磨损能力及较高的强度，是一类具有优良综合性能的新型结构功能一体化材料。
随着应用范围的扩大，对铜基复合材料的性能也提出了更高的要求，例如希望在具有高耐磨性和高模量的的同时，具有更高的强度和足够的塑韧性，有时候还希望在提高力学性能的同时改善其摩擦磨损性能。这就要求在材料体系的成分设计、制备工艺路线与参数控制等方面加以系统考虑和创新。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种铜基复合材料的制备方法、以及由该制备方法制备得到的铜基复合材料。本发明方法采用特定的配方和工艺，制备得到的铜基复合材料不仅具有优越的力学性能和耐磨损性能，而且具有优良的导电性和导热率。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种铜基复合材料的制备方法，可以依次包括如下的步骤：
步骤一、称取以下重量份数的原料：2份的短纤维，15份的增强体颗粒，100份的铜粉；将所述原料进行球磨，混合时间为3小时，得到球磨后的混合粉末；
其中，所述铜粉的粉末粒度为200目；所述短纤维为碳纳米管和SiC晶须按照质量比例1:2混合的混合物；所述增强体颗粒为氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、碳化硅按照质量比例2:1:1:1混合的混合物；
步骤二、将所述步骤一制备的混合粉末在500Mpa的压力下压制；得到坯料；
步骤三、将所述步骤二制备的坯料进行二期烧结，所述二期烧结包括前期烧结和后期烧结：前期烧结为真空烧结，先对炉内抽真空，保证炉体内的真空度在0.1Pa以下，然后对炉内进行加热，在温度为800℃下保温3小时；后期烧结为氩气气氛烧结，充入氩气，使压强达到40Mpa，在温度900℃保温1小时；得到本发明所述的铜基复合材料。
所述步骤一的球磨在三维振动球磨机中进行，球磨时振动频率为1400次/min。
所述铜粉的纯度为99.9％。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：本发明方法采用特定的配方和工艺，制备得到的铜基复合材料不仅具有优越的力学性能和耐磨损性能，而且具有优良的导电性和导热率。
具体实施方式
为了更好地理解本发明的内容，下面结合具体实施例作进一步说明。应理解，这些实施例仅用于对本发明进一步说明，而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明所述的内容后，该领域的技术人员对本发明作出一些非本质的改动或调整，仍属于本发明的保护范围。
实施例
实施例1
一种铜基复合材料的制备方法，依次包括如下的步骤：
步骤一、称取以下重量份数的原料：2份的短纤维，15份的增强体颗粒，100份的铜粉；将所述原料进行球磨，混合时间为3小时，得到球磨后的混合粉末；所述铜粉的纯度为99.9％；所述步骤一的球磨在三维振动球磨机中进行，球磨时振动频率为1400次/min；
其中，所述铜粉的粉末粒度为200目；所述短纤维为碳纳米管和SiC晶须按照质量比例1:2混合的混合物；所述增强体颗粒为氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、碳化硅按照质量比例2:1:1:1混合的混合物；
步骤二、将所述步骤一制备的混合粉末在500Mpa的压力下压制；得到坯料；
步骤三、将所述步骤二制备的坯料进行二期烧结，所述二期烧结包括前期烧结和后期烧结：前期烧结为真空烧结，先对炉内抽真空，保证炉体内的真空度在0.1Pa以下，然后对炉内进行加热，在温度为800℃下保温3小时；后期烧结为氩气气氛烧结，充入氩气，使压强达到40Mpa，在温度900℃保温1小时；得到本发明所述的铜基复合材料。
对实施例1制备的产品进行性能测试：硬度110N/mm2，导电性5.9×107Ω-1·m-1，导热率220w/mk，平均摩擦系数0.05。
实施例2
本实施例与实施例1基本相同，其区别仅仅在于，所述步骤一中，所述增强体颗粒为氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、碳化硅按照质量比例1:1:1:1混合的混合物。
对实施例2制备的产品进行性能测试：硬度95N/mm2，导电性5.0×107Ω-1·m-1，导热率200w/mk，平均摩擦系数0.07。
实施例3
本实施例与实施例1基本相同，其区别仅仅在于，所述步骤一中，所述增强体颗粒为氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、碳化硅按照质量比例4:1:1:1混合的混合物。
对实施例3制备的产品进行性能测试：硬度98N/mm2，导电性5.1×107Ω-1·m-1，导热率190w/mk，平均摩擦系数0.10。
实施例4
本实施例与实施例1基本相同，其区别仅仅在于，所述步骤一中，所述增强体颗粒为二氧化硅、二氧化钛、碳化硅按照质量比例1:1:1混合的混合物。
对实施例4制备的产品进行性能测试：硬度90N/mm2，导电性4.9×107Ω-1·m-1，导热率198w/mk，平均摩擦系数0.09。
实施例5
本实施例与实施例1基本相同，其区别仅仅在于，所述步骤一中，所述增强体颗粒为氧化铝、二氧化钛、碳化硅按照质量比例2:1:1混合的混合物。
对实施例5制备的产品进行性能测试：硬度80N/mm2，导电性4.8×107Ω-1·m-1，导热率200w/mk，平均摩擦系数0.06。
实施例6
本实施例与实施例1基本相同，其区别仅仅在于，所述步骤一中，所述增强体颗粒为氧化铝、二氧化硅、碳化硅按照质量比例2:1:1混合的混合物。
对实施例6制备的产品进行性能测试：硬度110N/mm2，导电性5.5×107Ω-1·m-1，导热率210w/mk，平均摩擦系数0.08。
实施例7
本实施例与实施例1基本相同，其区别仅仅在于，所述步骤一中，所述增强体颗粒为氧化铝、二氧化硅、二氧化钛按照质量比例2:1:1混合的混合物。
对实施例7制备的产品进行性能测试：硬度110N/mm2，导电性5.2×107Ω-1·m-1，导热率203w/mk，平均摩擦系数0.1。
如上所述，便可以较好地实现本发明。
Claims (4)
1.一种铜基复合材料的制备方法，其特征在于，可以依次包括如下的步骤：
步骤一、称取以下重量份数的原料：2份的短纤维，15份的增强体颗粒，100份的铜粉；将所述原料进行球磨，混合时间为3小时，得到球磨后的混合粉末；
其中，所述铜粉的粉末粒度为200目；所述短纤维为碳纳米管和SiC晶须按照质量比例1:2混合的混合物；所述增强体颗粒为氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、碳化硅按照质量比例2:1:1:1混合的混合物；
步骤二、将所述步骤一制备的混合粉末在500Mpa的压力下压制；得到坯料；
步骤三、将所述步骤二制备的坯料进行二期烧结，所述二期烧结包括前期烧结和后期烧结：前期烧结为真空烧结，先对炉内抽真空，保证炉体内的真空度在0.1Pa以下，然后对炉内进行加热，在温度为800℃下保温3小时；后期烧结为氩气气氛烧结，充入氩气，使压强达到40Mpa，在温度900℃保温1小时；得到本发明所述的铜基复合材料。
2.根据权利要求1所述的铜基复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤一的球磨在三维振动球磨机中进行，球磨时振动频率为1400次/min。
3.根据权利要求1所述的铜基复合材料的制备方法，其特征在于，所述铜粉的纯度为99.9％。
4.铜基复合材料，采用上述任意一项权利要求制备得到。
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