CN108044116B - 一种高速压制成形制备CuCr50合金的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高速压制成形制备CuCr50合金的方法，属于粉末冶金技术领域。该方法具体包括以下步骤：首先，将Cu粉和Cr粉按照比例进行混合，清理模具、润滑模壁、将混合后的金属粉末装入模具，高速压制成形制备压坯，最后气氛保护烧结，制备出高密度的合金材料。本发明的有益效果是，由于采用上述方法，本发明实现了制备工艺简单，短流程、低成本制备高性能CuCr50合金，且CuCr50合金致密度不小于95%。

Description

一种高速压制成形制备CuCr50合金的方法
技术领域
本发明属于粉末冶金技术领域，特别提供了属于一种利用模壁润滑和高速压制成形相结合的制备高密度CuCr50合金材料的方法。
背景技术
随着电子电器的迅猛发展，对电触头的要求也随之越来越高，CuCr合金主要应用于真空开关的电触头材料，材料的优点源于Cu和Cr之间具有很小的互溶度。CuCr合金实际上是两相合金，从而使Cu和Cr都充分保留各自良好的性能。即：具有较低熔点、高导电率和热导率的Cu组元，有利于提高真空开关的分断能力；Cr组元具有较高的熔点、力学强度和较低的截流值，保证了真空开关具有良好的耐电压、抗烧损、抗熔焊和低截流等特性。在各类的真空电触头材料中，CuCr合金因为具有以上良好的性能得以广泛的应用。
粉末高速压制技术(High Velocity Compaction，简称HVC)是瑞典的Hoganas AB公司基于Hydro-pulsor公司生产的高速压制成形机而推介的一项新技术，而且可以通过间隔300ms的多重冲击来达到更高的致密度。由于成形原理的特殊性，高速压制技术具有密度高且分布均匀、径向弹性后效小并且容易脱模、生产率高、成本低等诸多优势，因此高速压制技术被认为粉末冶金行业寻求低成本高密度材料加工技术的又一次新突破，成为近几年的研究热点。
原料粉末是决定高速压制之后样品致密度、成分均匀性以及最终性能的关键。目前，高速压制技术成形Fe粉、Cu粉、A1及A1合金粉和不锈钢粉已获得较好效果，致密度均可达到95％。提高材料密度和均匀性是提高粉末冶金制品性能的有效措施，高速压制能使粉末冶金材料的性能明显改善。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种工艺简单、流程短、成型率低、成本低、高密度而且成分均匀的高速压制成形制备CuCr50合金的方法。
本发明的技术方案是：一种高速压制成形制备CuCr合金的方法，所述高速压制成形制备CuCr50合金的方法包括步骤：
步骤1：按照比例分别称取Cu粉和Cr粉，混合均匀，备用；
步骤2：用硬脂酸锌丙酮乳浊液润滑模腔内壁以及凸模；
步骤3：将步骤1的混合均匀的金属粉末填充于模腔内，预压排气；
步骤4：采用一定的冲击速度，将充于模腔内的合金粉末压制成形制备压坯；
步骤5：将步骤4得到压坯置于气氛烧结炉中,以一定的升温速率，在一定温度下烧结，保温2h，随炉冷却，得到CuCr50合金。
进一步，所述步骤1中Cu粉和Cr粉为市售的采用电解法和机械破碎法制备的合金粉末，其中Cu和Cr的质量分数分别为含量为50％，颗粒大小为-300目。
进一步，所述步骤4中的冲击速度为7.9～10m/s，压制能量与装粉量之比为1325～2120J:20-25g。
进一步，所述步骤5中的升温速率5℃/min，在1030℃。
进一步，所述步骤5中的气氛为高纯氢气气氛。
进一步，所述CuCr50合金合金的生坯致密度大于94％，烧结后的致密度不小于95％。
与现有技术相比，本发明具有以上优点：
(1)本发明制得的生坯密度比传统压制方法得到的生坯密度要高。
(2)本发明无需加入润滑剂即可实现粉末的高致密成形，避免的氧、碳及其他杂质的污染使材料性能恶化。
(3)本发明高速压制制备的CuCr50合金的生坯致密度大于94％，烧结后的致密度大于96％。
(4)本发明实现了短流程、低成本制备高密度、高性能CuCr50合金，工艺简单，成本低，所制备出的CuCr50合金致密度高，性能优良。
附图说明
图1为本发明一种高速压制成形制备CuCr合金粉末颗粒形貌示意图。
图2为实例在1030℃烧结后腐蚀后的金相图片。
具体实施方式
下面结合实施例进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明实施方式不限于此。
如图1-图2所示，本发明一种高速压制成形制备CuCr合金的方法，所述高速压制成形制备CuCr50合金的方法包括步骤：
步骤1：按照比例分别称取Cu粉和Cr粉，混合均匀，备用；
步骤2：用硬脂酸锌丙酮乳浊液润滑模腔内壁以及凸模；
步骤3：将步骤1的混合均匀的金属粉末填充于模腔内，预压排气；
步骤4：采用一定的冲击速度，将充于模腔内的合金粉末压制成形制备压坯；
步骤5：将步骤4得到压坯置于气氛烧结炉中,以一定的升温速率，在一定温度下烧结，保温2h，随炉冷却，得到CuCr50合金。
所述步骤1中Cu粉和Cr粉为市售的采用电解法和机械破碎法制备的合金粉末，其中Cu和Cr的质量分数分别为含量为50％，颗粒大小为-300目。
所述步骤4中的冲击速度为7.9～10m/s，压制能量与装粉量之比为1325～2120J:20g。
所述步骤5中的升温速率5℃/min，在1030℃。
所述步骤5中的气氛为高纯氢气气氛。
所述CuCr50合金的生坯致密度大于94％，烧结后的致密度大于96％。
实施例1：
采用CuCr50合金粉是市售的采用电解法和机械破碎法制备的合金粉末，其中Cu和Cr的质量分数分别为含量为50％，颗粒大小为-300目。高速压制成形制备CuCr50合金的步骤及工艺条件如下：
用硬脂酸锌丙酮乳浊液润滑模腔内壁以及凸模；将粉末填充于模腔内，预压排气；采用冲击速度为8.7m/s，压制能量与装粉量之比为1590J：25g，制备压坯；将压坯置于气氛烧结炉中，升温速率5℃/min，在1030℃高纯氢气气氛保护中烧结，保温2h，随炉冷却，得到所述CuCr50合金。所制备的压坯密度为7.60g/cm3，烧结后性能见表1：
烧结温度/℃ 烧结密度/g/cm<sup>3</sup> 烧结致密度/％
1030 7.60 95.57
注：基于CuCr50合金的理论密度为7.952g/cm3计算的致密度。
实施例2：
制备方法同实施例1，步骤预压排气后，压制速度为9.4m/s，压制能量与装粉量之比为1855J：25g，所制备压坯密度7.65g/cm3，烧结后性能见表2：
Figure BDA0001541478430000051
实施例3：
制备方法同实施例1，步骤预压排气后，压制速度为9.4m/s，压制能量与装粉量之比为1855J：25g，所制备压坯密度7.65g/cm3，烧结后性能见表3：

Claims (3)

1.一种高速压制成形制备CuCr50合金的方法，所述高速压制成形制备CuCr50合金的方法包括步骤：
步骤1：按照比例分别称取Cu粉和Cr粉，混合均匀，备用；
步骤2：用硬脂酸锌丙酮乳浊液润滑模腔内壁以及凸模；
步骤3：将步骤1的混合均匀的金属粉末填充于模腔内，预压排气；
其特征在于，该方法包括步骤4：采用冲击速度为7. 9m/s，压制能量与装粉量之比为1325J:20g，将充于模腔内的金属粉末压制成形制备压坯；
步骤5：将步骤4得到压坯置于气氛烧结炉中,以5℃ /min的升温速率，在1030℃下烧结，保温2h，随炉冷却，得到CuCr50合金，CuCr50合金的生坯致密度大于94%，烧结后的致密度大于96%。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1中Cu粉为市售的采用电解法或机械破碎法制备的金属粉末，Cr粉为市售的采用电解法或机械破碎法制备的金属粉末，其中Cu粉和Cr粉的质量分数分别为混合均匀的金属粉末的50%，Cu粉和Cr粉的颗粒大小均为-300目。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤5中的气氛为高纯氢气气氛。
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