CN110079698A - 一种铜基复合材料及其制备方法 - Google Patents

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徐文涛
葛鑫逸
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Abstract

本发明涉及一种铜基复合材料的制备方法，包括步骤一，先制备二氧化硅‑铜混合粉体：将铜粉加入二氧化硅水溶液中并滴加水合肼溶液，搅拌均匀后，进行低温冷冻成冰，之后再进行干燥，即得到二氧化硅‑铜混合粉体；步骤二，将步骤一中的二氧化硅‑铜混合粉体冷压成型得到冷坯，将冷坯置于真空烧结炉中进行热压烧结，脱模后即得到铜基复合材料。本发明提供的铜基复合材料的制备方法，工艺简单，操作容易，能有效解决现有的外加二氧化硅技术干混后复压复烧法存在着界面容易污染和颗粒分布不均问题。另外，采用上述方法所制得的铜基复合材料导电性能、硬度和抗拉性能优异、组织容易控制且稳定性好、且可根据实际需要调配二氧化硅含量。

Description

一种铜基复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及金属材料粉末冶金技术领域，具体涉及一种铜基复合材料及其制备方法。
背景技术
随着航空航天机械电子工业的发展，对具有高导电、高导热和高强度复合材料的需求越来越迫切。铜基复合材料强度高，导电性和导热性与纯铜相近，而且还具有良好的抗电弧浸蚀和抗磨损能力，是一种具有广阔应用前景的新型材料。现有的铜基复合材料可分为显微复合铜合金、颗粒增强铜基复合材料及纤维增强铜基复合材料，其中颗粒增强铜基复合材料具有良好硬度和摩擦磨损性能，其在汽车、航空航天、体育器件中有着广泛的应用及前景。二氧化硅增强材料具有多种优异的性能特点，如：化学性质稳定，高强度，耐磨和耐腐烛等性能。
目前，二氧化硅颗粒以其稳定的复合结构、良好的增强效果，已成为颗粒增强铜基复合材料的优选增强剂之一。然而，现有外加二氧化硅技术如二氧化硅/铜粉干混后复压复烧法存在着界面容易污染和颗粒分布不均的问题，同时还存在耗能耗时、工艺繁琐的问题。因此，亟需设计一种新的技术方案，以综合解决现有技术中存在的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种铜基复合材料，能有效解决现有的复压复烧法存在界面容易污染和颗粒分布不均，以及方法耗能耗时、工艺繁琐的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用了以下技术方案：
一种铜基复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1.制备二氧化硅-铜混合粉体：将铜粉加入二氧化硅水溶液中并滴加水合肼溶液，搅拌均匀后，在-20～-10℃冷冻成冰，之后再进行干燥，即得到二氧化硅-铜混合粉体；其中铜粉与二氧化硅水溶液的比例为每100克铜粉加入10～100mL二氧化硅水溶液；水合肼溶液的加入量为每100mL二氧化硅水溶液滴加1mL水合肼溶液。
S2.将步骤S1中的二氧化硅-铜混合粉体冷压成型得到冷坯，将冷坯置于真空烧结炉中进行热压烧结，脱模后即得到铜基复合材料。
其中铜粉的粒径为10～20μm；二氧化硅水溶液的浓度为10～20mg/mL，且水溶性二氧化硅的粒径为100～200nm。
步骤S2中冷压成型的压力为200MPa；置于真空烧结炉内热压烧结条件为：施加压力为40～50MPa，并以8～12℃/min的升温速率进行升温至850～950℃下保温2～3h。
另外，本发明还提供了一种铜基复合材料，其是采用上述方法制备而成。
上述技术方案中提供的铜基复合材料的制备方法，采用粉末冶金的制备方法，通过对原料粉末进行混合，使得微米球形二氧化硅颗粒能够在铜基复合材料中均匀分布，该制备方法容易操作、工艺简单、成本低廉，所需周期短，更易于工业化生产，具有广阔的应用前景；采用上述方法制备得到的铜基复合材料，二氧化硅颗粒增强体在基体中的分散均匀性好，界面结合程度高、无明显缺陷，其导电性能、硬度和抗拉性能优异、组织容易控制且稳定性好，且二氧化硅球形颗粒尺度容易控制，并可根据实际需要调配二氧化硅含量。
附图说明
图1为实施例1所述质量分数为0.25％铜基复合材料的微观组织图；
图2为实施例2所述质量分数为0.5％铜基复合材料的微观组织图；
图3为实施例1所述质量分数为0.75％铜基复合材料的微观组织图。
具体实施方式
为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行具体说明。应当理解，以下文字仅仅用以描述本发明的一种或几种具体的实施方式，并不对本发明具体请求的保护范围进行严格限定。
实施例1
本实施例以质量分数为0.25％铜基复合材料(150克)为例，该复合材料的制备方法为：
将149.625g的铜粉加入37.5mL的浓度为10mg/mL的二氧化硅水溶液中并滴加0.375mL水合肼溶液，机械搅拌均匀后，置于-10℃冷冻成冰，之后取出干燥，得到二氧化硅-铜混合粉体；将二氧化硅-铜混合粉体置于压力为200MPa的条件下冷压成型得到冷坯，将冷坯置于真空烧结炉中进行热压烧结：施加压力为50MPa，并以8℃/min的速率升温至850℃，保温3h后，随炉冷却至室温。
从炉中取出并脱模即得质量分数为0.25％铜基复合材料，其微观组织如图1所示。该铜基复合材料中二氧化硅颗粒呈现均匀分布特点，二氧化硅颗粒有助于提高复合材料的硬度和耐磨能力。
本实施例铜基复合材料的性能如下：室温布氏硬度为HB44，室温抗拉强度为204MPa，延伸率为36.5％，导电率94％IACS。
实施例2
本实施例以质量分数为0.5％铜基复合材料(150克)为例，该复合材料的制备方法为：
将149.25g的铜粉加入50mL的浓度为15mg/mL的二氧化硅水溶液中并滴加0.5mL水合肼溶液，机械搅拌均匀后，置于-10℃冷冻成冰，之后取出干燥，得到二氧化硅-铜混合粉体；将二氧化硅-铜混合粉体置于压力为200MPa的条件下冷压成型得到冷坯，将冷坯置于真空烧结炉中进行热压烧结：施加压力为45MPa，并以10℃/min的速率升温至900℃，保温2.5h后，随炉冷却至室温。
从炉中取出并脱模即得质量分数为0.5％铜基复合材料，其微观组织如图2所示。该铜基复合材料中二氧化硅颗粒呈现均匀分布特点，二氧化硅颗粒有助于提高复合材料的硬度和耐磨能力。
本实施例铜基复合材料的性能如下：室温布氏硬度为HB44，室温抗拉强度为218MPa，延伸率为34.8％，导电率92％IACS。
实施例3
本实施例以质量分数为0.75％铜基复合材料(150克)为例，该复合材料的制备方法为：
将148.875g的铜粉加入56.25mL的浓度为20mg/mL的二氧化硅水溶液中并滴加0.5625mL水合肼溶液，机械搅拌均匀后，置于-20℃冷冻成冰，之后取出干燥，得到二氧化硅-铜混合粉体；将二氧化硅-铜混合粉体置于压力为200MPa的条件下冷压成型得到冷坯，将冷坯置于真空烧结炉中进行热压烧结：施加压力为40MPa，并以12℃/min的速率升温至950℃，保温2h后，随炉冷却至室温。
从炉中取出并脱模即得质量分数为0.75％铜基复合材料，其微观组织如图3所示。该铜基复合材料中二氧化硅颗粒呈现均匀分布特点，二氧化硅颗粒有助于提高复合材料的硬度和耐磨能力。
本实施例铜基复合材料的性能如下：室温布氏硬度为HB48，室温抗拉强度为225MPa，延伸率为29.5％，导电率85％IACS。
附注：上述实施例产品的微观组织图均为扫描电子显微镜获得的。
上面结合实施例对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在获知本发明中记载内容后，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对其作出若干同等变换和替代，这些同等变换和替代也应视为属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种铜基复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.制备二氧化硅-铜混合粉体：将铜粉加入二氧化硅水溶液中并滴加水合肼溶液，搅拌均匀后，在-20～-10℃下冷冻成冰，之后再进行干燥，即得到二氧化硅-铜混合粉体；
S2.将步骤S1中的二氧化硅-铜混合粉体冷压成型得到冷坯，将冷坯置于真空烧结炉中进行热压烧结，脱模后即得到铜基复合材料。
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：步骤S1中铜粉的粒径为10～20μm。
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：步骤S1中二氧化硅水溶液的浓度为10～20mg/mL。
4.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：步骤S1中铜粉与二氧化硅水溶液的比例为每100克铜粉加入10～100mL二氧化硅水溶液。
5.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：步骤S1中水合肼溶液的加入量为每100mL二氧化硅水溶液滴加1mL水合肼溶液。
6.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：步骤2中冷压成型的压力为200MPa。
7.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，步骤S2中热压烧结条件为：施加压力为40～50MPa，并在温度850～950℃下保温2～3h。
8.根据权利要求7所述的铜基复合材料的制备方法，其特征在于：热压烧结的温度是以8～12℃/min的升温速率进行升温。
9.一种铜基复合材料，其特征在于，是采用权利要求1～8中任一项所述的铜基复合材料的制备方法制得。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7056598B2 (en) * 2001-07-12 2006-06-06 Komatsu, Ltd. Copper based sintered contact material and double-layered sintered contact member
KR20110074003A (ko) * 2009-12-24 2011-06-30 재단법인 포항산업과학연구원 소결 마찰재 및 그 제조방법
CN105543545A (zh) * 2016-01-13 2016-05-04 盐城工学院 一种短碳纤维复合石墨烯强化铜基耐磨材料及其制备方法
CN105648264A (zh) * 2016-01-13 2016-06-08 盐城工学院 高导电高耐磨石墨烯/铜基复合材料及其制备方法
CN106702204A (zh) * 2017-02-17 2017-05-24 盐城工学院 铜基粉末冶金摩擦材料及其制备方法
CN109266890A (zh) * 2018-09-14 2019-01-25 西安理工大学 一种制备改性石墨烯增强铜基复合材料的方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7056598B2 (en) * 2001-07-12 2006-06-06 Komatsu, Ltd. Copper based sintered contact material and double-layered sintered contact member
KR20110074003A (ko) * 2009-12-24 2011-06-30 재단법인 포항산업과학연구원 소결 마찰재 및 그 제조방법
CN105543545A (zh) * 2016-01-13 2016-05-04 盐城工学院 一种短碳纤维复合石墨烯强化铜基耐磨材料及其制备方法
CN105648264A (zh) * 2016-01-13 2016-06-08 盐城工学院 高导电高耐磨石墨烯/铜基复合材料及其制备方法
CN106702204A (zh) * 2017-02-17 2017-05-24 盐城工学院 铜基粉末冶金摩擦材料及其制备方法
CN109266890A (zh) * 2018-09-14 2019-01-25 西安理工大学 一种制备改性石墨烯增强铜基复合材料的方法

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