CN105177367A - 抗菌耐腐蚀铜基复合材料及其制备方法 - Google Patents

抗菌耐腐蚀铜基复合材料及其制备方法 Download PDF

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刘莉
王爽
邱晶
刘晓东
黄明明
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Abstract

本发明提供抗菌耐腐蚀铜基复合材料及其制备方法，该复合材料含有以下组分：氧化银，氧化铯，氧化钴，炭黑N330，氧化锌，碳化硅，二氧化硅，铁粉，铜粉，余量为铝粉。制备方法：（1）将各原料混合置于混料装置内，利用高压惰性气体将上述粉末吹起，均匀混合；（2）将混合粉末采用无压浸渍烧结法烧制成型；（3）向炉中通入惰性气体，将炉中温度降至50~60℃，即得。本发明制备得到的复合材料具有较高的化学稳定性，耐腐蚀且抗菌，硬度高，适于制造各种弹性元件，且制备方法简单易行，可控性强，适于大范围生产应用。

Description

抗菌耐腐蚀铜基复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于冶金复合材料领域，具体涉及一种抗菌耐腐蚀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。虽然制得的铜基复合材料在力学性能上有较大提高，但由于铜本身具有易被腐蚀的特点，因此复合材料也难以幸免。而复合材料由于其成分的多样性，很难完全做到既耐腐蚀又具备较高的力学性能。
发明内容
发明目的：本发明的目的在于提供一种抗菌耐腐蚀铜基复合材料及其制备方法，制得的复合材料具有优异的耐腐蚀性和抗菌性，且硬度高，适于制造多种原件。
本发明的技术方案：
抗菌耐腐蚀铜基复合材料，含有以下质量百分含量的组分：氧化银5.2~6.3%，氧化铯0.7~1.8%，氧化钴2.0~3.6%，炭黑N3301.2~1.8%，氧化锌1.4~2.2%，碳化硅2.4~2.7%，二氧化硅2.0~2.6%，铁粉3.5~4.7%，铜粉2.1~2.7%，余量为铝粉。
优选的，含有以下质量百分含量的组分：氧化银5.6~5.8%，氧化铯0.9~1.2%，氧化钴2.8~3.4%，炭黑N3301.4~1.6%，氧化锌1.8~2.0%，碳化硅2.5~2.6%，二氧化硅2.3~2.5%，铁粉3.8~4.2%，铜粉2.4~2.5%，余量为铝粉。
更优选的，含有以下质量百分含量的组分：氧化银5.7%，氧化铯1.1%，氧化钴3.2%，炭黑N3301.5%，氧化锌1.9%，碳化硅2.5%，二氧化硅2.4%，铁粉3.9%，铜粉2.4%，余量为铝粉。
抗菌耐腐蚀铜基复合材料的制备方法，包括如下步骤：
（1）将氧化银、氧化铯、氧化钴、炭黑N330、氧化锌、碳化硅、二氧化硅、铁粉、铜粉和铝粉混合置于混料装置内，利用压力为0.5~0.8MPa的高压惰性气体将上述粉末吹起，10~15分钟后停止通入高压惰性气体，各粉末共同沉积并均匀混合；
（2）将步骤（1）中制得的混合粉末采用无压浸渍烧结法烧制成型，无压浸渍烧结温度为1240~1300℃，保温30~60分钟；
（3）向炉中通入惰性气体，将炉中温度降至50~60℃，即得抗菌耐腐蚀铜基复合材料。
步骤（2）中，无压浸渍烧结温度为1280℃，保温50分钟。
有益效果：
本发明制备得到的复合材料具有较高的化学稳定性，耐腐蚀且抗菌，硬度高，适于制造各种弹性元件，且制备方法简单易行，可控性强，适于大范围生产应用。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。
实施例1
抗菌耐腐蚀铜基复合材料，含有以下质量百分含量的组分：氧化银5.2%，氧化铯0.7%，氧化钴2.0%，炭黑N3301.2%，氧化锌1.4%，碳化硅2.4%，二氧化硅2.0%，铁粉3.5%，铜粉2.1%，余量为铝粉。
制备方法，包括如下步骤：
（1）将氧化银、氧化铯、氧化钴、炭黑N330、氧化锌、碳化硅、二氧化硅、铁粉、铜粉和铝粉混合置于混料装置内，利用压力为0.5MPa的氮气将上述粉末吹起，10~15分钟后停止通入氮气，各粉末共同沉积并均匀混合；
（2）将步骤（1）中制得的混合粉末采用无压浸渍烧结法烧制成型，无压浸渍烧结温度为1240℃，保温30分钟；
（3）向炉中通入氮气，将炉中温度降至50℃，即得抗菌耐腐蚀铜基复合材料。
实施例2
抗菌耐腐蚀铜基复合材料，含有以下质量百分含量的组分：氧化银5.6%，氧化铯0.9%，氧化钴2.8%，炭黑N3301.4%，氧化锌1.8%，碳化硅2.5%，二氧化硅2.3%，铁粉3.8%，铜粉2.4%，余量为铝粉。
制备方法，包括如下步骤：
（1）将氧化银、氧化铯、氧化钴、炭黑N330、氧化锌、碳化硅、二氧化硅、铁粉、铜粉和铝粉混合置于混料装置内，利用压力为0.5MPa的氮气将上述粉末吹起，10~15分钟后停止通入氮气，各粉末共同沉积并均匀混合；
（2）将步骤（1）中制得的混合粉末采用无压浸渍烧结法烧制成型，无压浸渍烧结温度为1260℃，保温40分钟；
（3）向炉中通入氮气，将炉中温度降至53℃，即得抗菌耐腐蚀铜基复合材料。
实施例3
抗菌耐腐蚀铜基复合材料，含有以下质量百分含量的组分：氧化银5.7%，氧化铯1.1%，氧化钴3.2%，炭黑N3301.5%，氧化锌1.9%，碳化硅2.5%，二氧化硅2.4%，铁粉3.9%，铜粉2.4%，余量为铝粉。
制备方法，包括如下步骤：
（1）将氧化银、氧化铯、氧化钴、炭黑N330、氧化锌、碳化硅、二氧化硅、铁粉、铜粉和铝粉混合置于混料装置内，利用压力为0.6MPa的氮气将上述粉末吹起，10~15分钟后停止通入氮气，各粉末共同沉积并均匀混合；
（2）将步骤（1）中制得的混合粉末采用无压浸渍烧结法烧制成型，无压浸渍烧结温度为1280℃，保温50分钟；
（3）向炉中通入氮气，将炉中温度降至55℃，即得抗菌耐腐蚀铜基复合材料。
实施例4
抗菌耐腐蚀铜基复合材料，含有以下质量百分含量的组分：氧化银5.8%，氧化铯1.2%，氧化钴3.4%，炭黑N3301.6%，氧化锌2.0%，碳化硅2.6%，二氧化硅2.5%，铁粉4.2%，铜粉2.5%，余量为铝粉。
制备方法，包括如下步骤：
（1）将氧化银、氧化铯、氧化钴、炭黑N330、氧化锌、碳化硅、二氧化硅、铁粉、铜粉和铝粉混合置于混料装置内，利用压力为0.7MPa的氩气将上述粉末吹起，10~15分钟后停止通入氩气，各粉末共同沉积并均匀混合；
（2）将步骤（1）中制得的混合粉末采用无压浸渍烧结法烧制成型，无压浸渍烧结温度为1290℃，保温50分钟；
（3）向炉中通入氩气，将炉中温度降至58℃，即得抗菌耐腐蚀铜基复合材料。
实施例5
抗菌耐腐蚀铜基复合材料，含有以下质量百分含量的组分：氧化银6.3%，氧化铯1.8%，氧化钴3.6%，炭黑N3301.8%，氧化锌2.2%，碳化硅2.7%，二氧化硅2.6%，铁粉4.7%，铜粉2.7%，余量为铝粉。
制备方法，包括如下步骤：
（1）将氧化银、氧化铯、氧化钴、炭黑N330、氧化锌、碳化硅、二氧化硅、铁粉、铜粉和铝粉混合置于混料装置内，利用压力为0.8MPa的氩气将上述粉末吹起，10~15分钟后停止通入氩气，各粉末共同沉积并均匀混合；
（2）将步骤（1）中制得的混合粉末采用无压浸渍烧结法烧制成型，无压浸渍烧结温度为1300℃，保温60分钟；
（3）向炉中通入氩气，将炉中温度降至60℃，即得抗菌耐腐蚀铜基复合材料。
性能测试
将实施例1~5制得的复合材料进行硬度、耐腐蚀性（用10wt%的NaOH溶液浸泡480h）的测试，并测试对金黄色葡萄球菌的抑菌率，结果见表1。
表1
。
从表1可以看出，本发明的复合材料具有较高的化学稳定性和抗菌性能。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。

Claims (5)

1.抗菌耐腐蚀铜基复合材料，其特征在于，含有以下质量百分含量的组分：氧化银5.2~6.3%，氧化铯0.7~1.8%，氧化钴2.0~3.6%，炭黑N3301.2~1.8%，氧化锌1.4~2.2%，碳化硅2.4~2.7%，二氧化硅2.0~2.6%，铁粉3.5~4.7%，铜粉2.1~2.7%，余量为铝粉。
2.根据权利要求1所述的抗菌耐腐蚀铜基复合材料，其特征在于，含有以下质量百分含量的组分：氧化银5.6~5.8%，氧化铯0.9~1.2%，氧化钴2.8~3.4%，炭黑N3301.4~1.6%，氧化锌1.8~2.0%，碳化硅2.5~2.6%，二氧化硅2.3~2.5%，铁粉3.8~4.2%，铜粉2.4~2.5%，余量为铝粉。
3.根据权利要求1所述的抗菌耐腐蚀铜基复合材料，其特征在于，含有以下质量百分含量的组分：氧化银5.7%，氧化铯1.1%，氧化钴3.2%，炭黑N3301.5%，氧化锌1.9%，碳化硅2.5%，二氧化硅2.4%，铁粉3.9%，铜粉2.4%，余量为铝粉。
4.根据权利要求1~3任一项所述的抗菌耐腐蚀铜基复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将氧化银、氧化铯、氧化钴、炭黑N330、氧化锌、碳化硅、二氧化硅、铁粉、铜粉和铝粉混合置于混料装置内，利用压力为0.5~0.8MPa的高压惰性气体将上述粉末吹起，10~15分钟后停止通入高压惰性气体，各粉末共同沉积并均匀混合；
（2）将步骤（1）中制得的混合粉末采用无压浸渍烧结法烧制成型，无压浸渍烧结温度为1240~1300℃，保温30~60分钟；
（3）向炉中通入惰性气体，将炉中温度降至50~60℃，即得抗菌耐腐蚀铜基复合材料。
5.根据权利要求4所述的抗菌耐腐蚀铜基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，无压浸渍烧结温度为1280℃，保温50分钟。
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