CN104894426A - 一种机床用铜基复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种机床用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，陶瓷粉，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，四氟化硅、塑粉、抗氧化剂和丙三醇。制备过程：按份数称取各原料；将铜粉，氧化铜粉，氯化铜粉，陶瓷粉，秸秆粉，氧化硅，二氧化硅，氧化镍粉，硬脂酸锌，四氟化硅、塑粉混合后，加热搅拌得第一混合物；将聚乙烯醇、聚乙烯酰胺、抗氧化剂和丙三醇混合后，搅拌加热得第二混合物；将第一混合物和第二混合物投入反应釜中搅拌后转入模具中，放入熔渗炉中通入氮气后再熔渗得混合液；取出熔渗炉，至于冰水混合物中冷却得产品。本发明材料具有高硬度、耐磨、散热能力强，适合推广。
Description
技术领域
本发明涉及机床用复合材料领域，具体涉及一种机床用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作为机床用复合材料都具有一定的局限性，如耐磨性差，导热性差等缺点，有待进一步提高其综合性能。
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机床用铜基复合材料及其制备方法，复合材料耐磨、硬度大，导热性好，可作为机床复合材料的原料。
为解决现有技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种机床用铜基复合材料，包括以下按重量份数计的原料：铜粉12-18份，氧化铜粉16-22份，氯化铜粉5-9份，陶瓷粉10-15份，秸秆粉10-15份，氧化硅12-14份，二氧化硅15-22份，氧化镍粉16-18份，硬脂酸锌6-10份，聚乙烯醇12-18份，聚丙烯酰胺8-12份，四氟化硅8-12份，塑粉20-30份，抗氧化剂0.1-0.3份，丙三醇10-15份。
作为优选的是，上述机床用铜基复合材料，包括以下按重量份数计的原料：铜粉15-17份，氧化铜粉18-20份，氯化铜粉7-9份，陶瓷粉12-14份，秸秆粉13-15份，氧化硅13-14份，二氧化硅18-20份，氧化镍粉16-18份，硬脂酸锌7-9份，聚乙烯醇14-16份，聚丙烯酰胺9-11份，四氟化硅10-11份，塑粉26-28份，抗氧化剂0.1-0.3份，丙三醇12-14份。
作为优选的是，所述秸秆粉来源于小麦秸秆。
上述机床用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，陶瓷粉，秸秆粉，氧化硅，二氧化硅，氧化镍粉，硬脂酸锌，四氟化硅、塑粉混合后，在75-85℃下加热搅拌得第一混合物；
步骤3，将聚乙烯醇、聚乙烯酰胺、抗氧化剂和丙三醇混合后，搅拌加热至40-50℃得第二混合物；
步骤4，将第一混合物和第二混合物投入反应釜中，2000-2500rpm下搅拌10-15min后转入模具中，放入熔渗炉中，通入氮气后，再熔渗10-15分钟得混合液；
步骤5，取出熔渗炉，至于冰水混合物中冷却，得机床用铜基复合材料。
作为优选的是，上述机床用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、陶瓷粉、秸秆粉、氧化镍粉和塑粉的目数为600-800目。
作为优选的是，上述机床用铜基复合材料的制备方法，步骤2，搅拌速度为120-180rpm。
作为优选的是，上述机床用铜基复合材料的制备方法：步骤3，搅拌速度为300-500rpm。
作为优选的是，上述机床用铜基复合材料的制备方法：步骤4，熔渗参数为压力320-350MPa，温度为1200-1500℃。
有益效果
本发明机床用铜基复合材料硬度高、耐磨损、散热性好，作为机床复合材料所制备的产品，耐用，不易产生静电，且制备方法简单，组分采用分组混合提高了利用率，所得材料性能得到提高。
具体实施方式
实施例1
一种机床用铜基复合材料，包括以下按重量份数计的原料：铜粉15份，氧化铜粉18份，氯化铜粉7份，陶瓷粉12份，秸秆粉13份，氧化硅13份，二氧化硅18份，氧化镍粉16份，硬脂酸锌7份，聚乙烯醇14份，聚丙烯酰胺9份，四氟化硅10份，塑粉26份，抗氧化剂0.1份，丙三醇12份。
上述机床用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，铜粉、氧化铜粉、氯化铜粉、陶瓷粉、秸秆粉、氧化镍粉和塑粉的目数为600目；
步骤2，将铜粉，氧化铜粉，氯化铜粉，陶瓷粉，秸秆粉，氧化硅，二氧化硅，氧化镍粉，硬脂酸锌，四氟化硅、塑粉混合后，在75℃下加热搅拌得第一混合物，其中搅拌速度为120rpm；
步骤3，将聚乙烯醇、聚乙烯酰胺、抗氧化剂和丙三醇混合后，以300rpm的 转速搅拌加热至40℃得第二混合物；
步骤4，将第一混合物和第二混合物投入反应釜中，2000rpm下搅拌10min后转入模具中，放入熔渗炉中，通入氮气后，再熔渗10分钟得混合液，其中，熔渗参数为压力320MPa，温度为1200℃；
步骤5，取出熔渗炉，至于冰水混合物中冷却，得机床用铜基复合材料。
实施例2
一种机床用铜基复合材料，包括以下按重量份数计的原料：铜粉15份，氧化铜粉18份，氯化铜粉7份，陶瓷粉12份，秸秆粉13份，氧化硅13份，二氧化硅18份，氧化镍粉16-18份，硬脂酸锌7份，聚乙烯醇14份，聚丙烯酰胺9份，四氟化硅10份，塑粉26份，抗氧化剂0.1份，丙三醇12份。
上述机床用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，铜粉、氧化铜粉、氯化铜粉、陶瓷粉、秸秆粉、氧化镍粉和塑粉的目数为800目；
步骤2，将铜粉，氧化铜粉，氯化铜粉，陶瓷粉，秸秆粉，氧化硅，二氧化硅，氧化镍粉，硬脂酸锌，四氟化硅、塑粉混合后，在78℃下加热搅拌得第一混合物，其中搅拌速度为150rpm；
步骤3，将聚乙烯醇、聚乙烯酰胺、抗氧化剂和丙三醇混合后，以320rpm的 转速搅拌加热至45℃得第二混合物；
步骤4，将第一混合物和第二混合物投入反应釜中，2200rpm下搅拌12min后转入模具中，放入熔渗炉中，通入氮气后，再熔渗10分钟得混合液，其中，熔渗参数为压力330MPa，温度为1400℃；
步骤5，取出熔渗炉，至于冰水混合物中冷却，得机床用铜基复合材料。
实施例3
一种机床用铜基复合材料，包括以下按重量份数计的原料：铜粉17份，氧化铜粉20份，氯化铜粉9份，陶瓷粉14份，秸秆粉15份，氧化硅14份，二氧化硅20份，氧化镍粉18份，硬脂酸锌9份，聚乙烯醇16份，聚丙烯酰胺11份，四氟化硅11份，塑粉28份，抗氧化剂0.3份，丙三醇14份。
上述机床用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，铜粉、氧化铜粉、氯化铜粉、陶瓷粉、秸秆粉、氧化镍粉和塑粉的目数为700目；
步骤2，将铜粉，氧化铜粉，氯化铜粉，陶瓷粉，秸秆粉，氧化硅，二氧化硅，氧化镍粉，硬脂酸锌，四氟化硅、塑粉混合后，在78℃下加热搅拌得第一混合物，其中搅拌速度为170rpm；
步骤3，将聚乙烯醇、聚乙烯酰胺、抗氧化剂和丙三醇混合后，以450rpm的转速搅拌加热至48℃得第二混合物；
步骤4，将第一混合物和第二混合物投入反应釜中，2400rpm下搅拌15min后转入模具中，放入熔渗炉中，通入氮气后，再熔渗10分钟得混合液，其中，熔渗参数为压力340MPa，温度为1400℃；
步骤5，取出熔渗炉，至于冰水混合物中冷却，得机床用铜基复合材料。
对比例1
一种机床用铜基复合材料，包括以下按重量份数计的原料：铜粉15份，氧化铜粉18份，氯化铜粉7份，陶瓷粉12份，秸秆粉13份，氧化硅13份，二氧化硅18份，氧化镍粉16份，硬脂酸锌7份，聚乙烯醇14份，聚丙烯酰胺9份，四氟化硅10份，塑粉26份，抗氧化剂0.1份，丙三醇12份。
上述机床用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，铜粉、氧化铜粉、氯化铜粉、陶瓷粉、秸秆粉、氧化镍粉和塑粉的目数为800目；
步骤2，将铜粉，氧化铜粉，氯化铜粉，陶瓷粉，秸秆粉，氧化硅，二氧化硅，氧化镍粉，硬脂酸锌，四氟化硅、塑粉、聚乙烯醇、聚乙烯酰胺、抗氧化剂和丙三醇混合后，在75℃下加热搅拌得第一混合物，其中搅拌速度为120rpm；
步骤3，将第一混合物投入反应釜中，2000rpm下搅拌10min后转入模具中，放入熔渗炉中，通入氮气后，再熔渗10分钟得混合液，其中，熔渗参数为压力320MPa，温度为1200℃；
步骤4，取出熔渗炉，至于冰水混合物中冷却，得机床用铜基复合材料。
性能试验
将本发明制备的机床用铜基复合材料，进行常规的性能测试，所得数据如下表所示：
| 磨损率（%） | 硬度（MPa） | 导热能力 | |
| 实施例1 | 18 | 380 | 强 |
| 实施例2 | 12 | 420 | 强 |
| 实施例3 | 15 | 390 | 强 |
| 对比例1 | 22 | 280 | 强 |
| 现有铜基复合材料 | 30 | 258 | 一般 |
结合上表数据可知，本发明机床用铜基复合材料硬度大、耐磨、导热性好，保证机床在使用过程中热量有效地散发，节省维修的时间，降低了生产成本。另外，组分采用分组混合，提高了原料了利用率，同时提高了材料的综合性能。
Claims (8)
1.一种机床用铜基复合材料，其特征在于，包括以下按重量份数计的原料：铜粉12-18份，氧化铜粉16-22份，氯化铜粉5-9份，陶瓷粉10-15份，秸秆粉10-15份，氧化硅12-14份，二氧化硅15-22份，氧化镍粉16-18份，硬脂酸锌6-10份，聚乙烯醇12-18份，聚丙烯酰胺8-12份，四氟化硅8-12份，塑粉20-30份，抗氧化剂0.1-0.3份，丙三醇10-15份。
2.根据权利要求1所述的机床用铜基复合材料，其特征在于，包括以下按重量份数计的原料：铜粉15-17份，氧化铜粉18-20份，氯化铜粉7-9份，陶瓷粉12-14份，秸秆粉13-15份，氧化硅13-14份，二氧化硅18-20份，氧化镍粉16-18份，硬脂酸锌7-9份，聚乙烯醇14-16份，聚丙烯酰胺9-11份，四氟化硅10-11份，塑粉26-28份，抗氧化剂0.1-0.3份，丙三醇12-14份。
3.根据权利要求1所述的机床用铜基复合材料，其特征在于：所述秸秆粉来源于小麦秸秆。
4.权利要求1所述的机床用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，陶瓷粉，秸秆粉，氧化硅，二氧化硅，氧化镍粉，硬脂酸锌，四氟化硅、塑粉混合后，在75-85℃下加热搅拌得第一混合物；
步骤3，将聚乙烯醇、聚乙烯酰胺、抗氧化剂和丙三醇混合后，搅拌加热至40-50℃得第二混合物；
步骤4，将第一混合物和第二混合物投入反应釜中，2000-2500rpm下搅拌10-15min后转入模具中，放入熔渗炉中，通入氮气后，再熔渗10-15分钟得混合液；
步骤5，取出熔渗炉，至于冰水混合物中冷却，得机床用铜基复合材料。
5.根据权利要求4所述的机床用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、陶瓷粉、秸秆粉、氧化镍粉和塑粉的目数为600-800目。
6.根据权利要求4所述的机床用铜基复合材料的制备方法，其特征在于：步骤2，搅拌速度为120-180rpm。
7. 根据权利要求4所述的机床用铜基复合材料的制备方法，其特征在于：步骤3，搅拌速度为300-500rpm。
8. 根据权利要求4所述的机床用铜基复合材料的制备方法，其特征在于：步骤4，熔渗参数为压力320-350MPa，温度为1200-1500℃。
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