CN105624444A - 一种Cu2O-Cu复合材料制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种Cu2O-Cu复合材料制备方法，属于金属陶瓷制备领域。针对目前只研究NiFe2O4基金属陶瓷，还没有研究Cu2O基金属陶瓷做惰性阳极材料的现状，提供一种可以作为惰性阳极材料的Cu2O-Cu复合材料制备方法。该制备方法以氧化亚铜粉末、炭黑粉末为原料，采用原位还原-热压烧结法制备出了Cu2O-Cu金属陶瓷。该制备方法制备的Cu2O基金属陶瓷空隙率小、基体平均晶粒尺寸小，抗压强度大、可以应用到惰性阳极材料。
Description
技术领域
本发明属于金属陶瓷制备领域。
背景技术
近年来，对氧化物-金属系导电金属陶瓷研究的一个主要目的是欲将其作为铝电解用的惰性阳极。一直以来，关于惰性阳极材料的研究主要集中在NiFe2O4基金属陶瓷上，该体系存在主要问题是，陶瓷中的Ni、Fe成分在电解过程中会与Al一同析出，影响产出Al纯度，近年来，有研究者提出Cu2O基金属陶瓷是最有可能的惰性阳极材料之一，以铜作为导电添加相的Cu2O-Cu金属陶瓷只含有一种可能影响产品纯度的因素，从而减少产出Al中的杂质元素，，另外，目前的铝合金市场上，含铜量达到4%的铝合金占有一定量的比例，因此析出的铜可以作为铝合金的有效成分，迄今，这一系列的金属陶瓷尚未获得实际应用，关于其制备方法及性能方面的文献报道也没有。
发明内容
本发明的目的是提供一种新的，可以作为阳极惰性材料的Cu2O-Cu复合材料制备方法。
本发明通过以下技术方案予以实现：一种Cu2O-Cu复合材料制备方法，选用氧化亚铜粉末、炭黑粉末，按配料比（20%Cu，质量分数，下同），根据反应式2Cu2O+C=4Cu+CO2计算所需的氧化亚铜和炭黑粉末，利用球磨机将混合粉末在无水乙醇中混合10h，将粉末真空烘干，粉末经冷等静压制坯，将压坯装入石墨模具置入真空热压炉，抽真空10-2MPa，加热升温，以2℃/min升温到还原温度（600℃），保温1h，然后抽真空，充氩气0.5x105Pa，然后以20℃/min升温到1050℃，然后进行烧结,制得成品。
所述氧化亚铜纯度大于97%，平均粒度10μm，所述炭黑粉末纯度大于99%，平均粒度100～200nm。
所述球磨过程中加入0.5%质量分数的聚乙烯醇缩丁醛作为粘结剂。
所述真空烘干温度为100℃。
所述静压制坯的压力为100MPa。
所述烧结为加压烧结（IRHP），烧结压力25MPa，时间40min。
本发明具有如下有益效果：
本发明所述制备方法采用原位还原-热压烧结法制备出了Cu2O-Cu金属陶瓷，制备成品的空隙率为2.1%，Cu平均颗粒尺寸4.5μm，Cu2O基体平均晶粒尺寸5.6μm，抗压强度702MPa，可以应用到惰性阳极材料。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。
具体实施例：本发明所述方法采用原位还原-热压烧结法，选用氧化亚铜粉末，纯度大于97%，平均粒度10μm，炭黑粉末，纯度大于99%，平均粒度100～200nm。按配料比（20%Cu，质量分数，下同）根据反应式2Cu2O+C=4Cu+CO2计算所需的氧化亚铜和炭黑粉末，利用球磨机将混合粉末（加入0.5%质量分数的聚乙烯醇缩丁醛作为粘结剂）在无水乙醇中混合10h，将粉末真空烘干，烘干温度100℃，粉末经冷等静压制坯，压力100MPa，将压坯装入石墨模具置入真空热压炉，抽真空10-2MPa，加热升温，以2℃/min升温到还原温度（600℃），保温1h，然后抽真空，充氩气0.5x105Pa，然后以20℃/min升温到1050℃，加压烧结（25MPa，40min），制得成品。
分析得知，制备成品的空隙率为2.1%，Cu平均颗粒尺寸4.5μm，Cu2O基体平均晶粒尺寸5.6μm，抗压强度702MPa。
本发明实施例所述制备方法，制备的Cu2O基金属陶瓷空隙率小、基体平均晶粒尺寸小，抗压强度大、可以应用到惰性阳极材料。
以上内容是结合具体的实施方式对本发明所做的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种Cu2O-Cu复合材料制备方法，其特征在于：选用氧化亚铜粉末、炭黑粉末，按配料比（20%Cu，质量分数，下同），根据反应式2Cu2O+C=4Cu+CO2计算所需的氧化亚铜和炭黑粉末，利用球磨机将混合粉末在无水乙醇中混合10h，将粉末真空烘干，粉末经冷等静压制坯，将压坯装入石墨模具置入真空热压炉，抽真空10-2MPa，加热升温，以2℃/min升温到还原温度（600℃），保温1h，然后抽真空，充氩气0.5x105Pa，然后以20℃/min升温到1050℃，然后进行烧结,制得成品。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述氧化亚铜纯度大于97%，平均粒度10μm，所述炭黑粉末纯度大于99%，平均粒度100～200nm。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述球磨过程中加入0.5%质量分数的聚乙烯醇缩丁醛作为粘结剂。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述真空烘干温度为100℃。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述静压制坯的压力为100MPa。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述烧结为加压烧结（IRHP），烧结压力25MPa，时间40min。
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|---|---|---|---|---|
| CN105945291A (zh) * | 2016-07-01 | 2016-09-21 | 山东大学 | 一种双晶梯度硬质合金刀具材料及其制备方法 |
| CN108251672A (zh) * | 2018-01-25 | 2018-07-06 | 北京科技大学 | 一种提高铜/石墨复合材料界面结合强度的方法 |
| CN108823444A (zh) * | 2018-07-09 | 2018-11-16 | 中南大学 | 一种铜碳复合材料短流程制备方法 |
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2014
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