CN113369479A - 高致密粉末冶金纯铜材料制件及其制备方法 - Google Patents
高致密粉末冶金纯铜材料制件及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113369479A CN113369479A CN202110644150.6A CN202110644150A CN113369479A CN 113369479 A CN113369479 A CN 113369479A CN 202110644150 A CN202110644150 A CN 202110644150A CN 113369479 A CN113369479 A CN 113369479A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- pure copper
- density
- powder metallurgy
- material part
- powder
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 74
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 49
- 239000010949 copper Substances 0.000 title claims abstract description 48
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 47
- 238000004663 powder metallurgy Methods 0.000 title claims abstract description 41
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 28
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims abstract description 24
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000007723 die pressing method Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 13
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 3
- 238000010923 batch production Methods 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/12—Both compacting and sintering
- B22F3/16—Both compacting and sintering in successive or repeated steps
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F2301/00—Metallic composition of the powder or its coating
- B22F2301/10—Copper
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
本发明提供了一种高致密粉末冶金纯铜材料制件及其制备方法，该制备方法包括以下步骤：选取纯铜粉为原料，并对所述纯铜粉进行模压成形，得到生坯；所述生坯密度为6.0～7.8g/cm3；对所述生坯进行真空烧结，真空度≤1000Pa，得到所述高致密粉末冶金纯铜材料制件；烧结工艺条件为：先以5～10℃/min升温至500～700℃，然后以1～5℃/min升温至1000～1080℃，保温1～4h后自然冷却。该制备方法在低成本模压成形工艺条件下，结合真空烧结处理工艺，制备得到致密度≥98.7％的高致密粉末冶金纯铜材料制件，其致密度得到了突破，实现降低成本且提高材料的性能的目的。
Description
技术领域
本发明涉及粉末冶金技术领域，具体涉及一种高致密粉末冶金纯铜材料制件及其制备方法。
背景技术
成形和烧结是制备粉末冶金材料与零件的主要工艺流程，通过对生坯密度和烧结条件的控制可以制备出多孔或致密材料。目前国内高致密纯铜材料的主要制备方式为铸造和压力加工等方法，而粉末冶金法具有近净成形，少切削加工，组织均匀等优势，因此粉末冶金高致密纯铜材料与零件具有非常重要的研究意义。但基于孔隙是粉末冶金材料的固有属性，制备出高致密材料具有较大的难度。
《中国有色金属学报(英文版)》2005年倪东惠的文章“Warm compaction powdermetallurgy of Cu”发现纯铜粉末通过温压工艺制得密度为8.57g/cm3的生坯，烧结密度最高达8.83g/cm3，致密度达98.6％(纯铜理论密度为8.96g/cm3)，产品性能有大幅度提高。但温压烧结纯铜工艺需要制备高密度的生坯，对于模具磨损较大、存在设备投资大、操作复杂、成本高等问题，而成本低、操作简单的冷压烧结工艺制备的材料密度一般低于8.3g/cm3，影响了高致密粉末冶金纯铜材料与零件的应用。
因此，如何获得一种易操作，成本低，高致密粉末冶金纯铜材料制件的制备方法是十分必要的。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种高致密粉末冶金纯铜材料制件及其制备方法，该制备方法在低成本模压成形工艺条件下，结合真空烧结处理工艺，制备得到致密度≥98.7％的高致密粉末冶金纯铜材料制件，其致密度得到了突破，实现降低成本且提高材料的性能的目的。
为了实现上述目的，根据本发明的第一方面，提供了一种高致密粉末冶金纯铜材料制件的制备方法。
该高致密粉末冶金纯铜材料制件的制备方法包括以下步骤：
选取纯铜粉为原料，并对所述纯铜粉进行模压成形，得到生坯；所述生坯密度为6.0～7.8g/cm3；
对所述生坯进行真空烧结，真空度≤1000Pa，得到所述高致密粉末冶金纯铜材料制件；其中，烧结工艺条件为：先以5～10℃/min升温至500～700℃，然后以1～5℃/min升温至1000～1080℃，保温1～4h后自然冷却。
进一步的，所述纯铜粉为电解铜粉、雾化铜粉或还原铜粉；所述纯铜粉的铜含量≥99.5％。
进一步的，所述纯铜粉的粒径≤150μm。
进一步的，所述模压成形方式为冷压或温压成形；压制压强为200～600MPa。
进一步的，还包括真空烧结后加压处理，保压30～60min后冷却；其中，压强为0.1～10MPa。
为了实现上述目的，根据本发明的第二方面，提供了一种高致密粉末冶金纯铜材料制件。
根据上述的制备方法制备得到的粉末冶金纯铜材料制件，其密度≥8.84g/cm3，致密度≥98.7％。
本发明中，生坯在真空环境下烧结，由于真空环境下压坯孔隙内气体量的降低，气体产物更易排出孔隙以及溶于金属中气体的脱除，使得纯铜材料的致密性更高。
本发明的有益效果：
在低成本模压成形工艺条件下，结合真空烧结处理工艺，制备得到致密度≥98.7％的高致密粉末冶金纯铜材料制件，其致密度得到了突破，具有致密度高、成本低、尺寸精度高、工艺稳定等优点，适合于批量生产。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为本发明实施例中高致密粉末冶金纯铜材料制件制备方法的流程示意图；
图2为本发明实施例中真空烧结工艺的曲线图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
根据本发明的实施方式，提供了一种高致密粉末冶金纯铜材料制件的制备方法，并且采用该方法制备得到的粉末冶金纯铜材料制件的密度≥8.84g/cm3，致密度≥98.7％，具有致密度高、成本低、尺寸精度高、工艺稳定等优点，适合于批量生产。
图1示出了该高致密粉末冶金纯铜材料制件的制备方法的流程示意图。
本发明中高致密粉末冶金纯铜材料制件制备方法的具体步骤如下：
1)选取铜含量≥99.5％的纯铜粉为原料，纯铜粉可以为电解铜粉、雾化铜粉或还原铜粉；纯铜粉的粒径≤150μm。
2)对纯铜粉进行模压成形，得到生坯；模压成形方式可以为冷压或温压成形，压制压强为200～600MPa，成形后的生坯密度为6.0～7.8g/cm3。
3)对生坯进行真空烧结处理，真空度≤1000Pa，烧结工艺条件为：先以5～10℃/min升温至500～700℃，然后以1～5℃/min升温至1000～1080℃，保温1～4h后自然冷却，得到高致密粉末冶金纯铜材料制件。
在本发明的实施例中，真空烧结后还可以采用加压处理，保压30～60min后冷却；其中，压强0.1～10MPa。
在本发明实施例中，可以对制备得到的粉末冶金纯铜材料制件进行加工、整形，提高尺寸精度。
下面将结合具体实施例对本发明中的高致密粉末冶金纯铜材料制件及其制备方法进行具体说明。
实施例1
以电解铜粉为原料，采用单轴双向压制成密度为7.29g/cm3的生坯，压制压强为415.49MPa，生坯尺寸为Φ25×3mm，置于烧结炉内并抽真空，稳定状态下炉内真空度达1.6×10-1Pa，设置烧结工艺条件为：先以10℃/min升温至700℃，然后以5℃/min升温至1050℃，保温2h后自然冷却。
原料材质单
制得粉末冶金纯铜材料制件，其密度为8.85g/cm3，致密度98.8％。
实施例2
生坯密度提高至7.46g/cm3，压制压强为470.55MPa，真空度达5.0×10-2Pa，其他条件与实施例1相同。
制得粉末冶金纯铜材料制件，其密度为8.90g/cm3，致密度99.3％。
实施例3
生坯密度提高至7.61g/cm3，压制压强为495.45MPa，烧结温度为1080℃，保温2小时后自然冷却，其他条件与实施例1相同。
制得粉末冶金纯铜材料制件的密度为8.86g/cm3，致密度98.9％。
实施例4
烧结后加压1MPa，保压30min，其他条件与实施例3相同。
制得粉末冶金纯铜材料制件，其密度为8.94g/cm3，致密度99.8％。
本发明中制备得到的纯铜材料制件的致密度高于98.7％，并且在实际操作中采用本发明中的制备方法制备得到的纯铜材料制件的致密度最高可达99.8％。而相比较于现有的温压烧结技术其制备得到的纯铜材料制件可达到的致密度最高为98.6％，本发明实现了相当或更佳的效果，并且本发明中的操作简易，降低成本。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (6)
1.一种高致密粉末冶金纯铜材料制件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
选取纯铜粉为原料，并对所述纯铜粉进行模压成形，得到生坯；所述生坯密度为6.0～7.8g/cm3；
对所述生坯进行真空烧结，真空度≤1000Pa，得到所述高致密粉末冶金纯铜材料制件；其中，烧结工艺条件为：先以5～10℃/min升温至500～700℃，然后以1～5℃/min升温至1000～1080℃，保温1～4h后自然冷却。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述纯铜粉为电解铜粉、雾化铜粉或还原铜粉；所述纯铜粉的铜含量≥99.5％。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述纯铜粉的粒径≤150μm。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述模压成形方式为冷压或温压成形；压制压强为200～600MPa。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，还包括真空烧结后加压处理，保压30～60min后冷却；其中，压强为0.1～10MPa。
6.根据权利要求1-5任一项所述的制备方法制备得到的粉末冶金纯铜材料制件，其特征在于，所述粉末冶金纯铜材料制件的密度≥8.84g/cm3，致密度≥98.7％。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110644150.6A CN113369479A (zh) | 2021-06-09 | 2021-06-09 | 高致密粉末冶金纯铜材料制件及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110644150.6A CN113369479A (zh) | 2021-06-09 | 2021-06-09 | 高致密粉末冶金纯铜材料制件及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113369479A true CN113369479A (zh) | 2021-09-10 |
Family
ID=77573245
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110644150.6A Pending CN113369479A (zh) | 2021-06-09 | 2021-06-09 | 高致密粉末冶金纯铜材料制件及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113369479A (zh) |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1814838A (zh) * | 2005-02-04 | 2006-08-09 | 李北 | 一种金属陶瓷材料及其成型工艺 |
| KR20110101732A (ko) * | 2010-03-09 | 2011-09-16 | 한국생산기술연구원 | 스퍼터링 타겟용 구리 소결체 제조방법 |
| CN102962450A (zh) * | 2012-12-12 | 2013-03-13 | 广汉川冶新材料有限责任公司 | 一种粉末冶金过程的真空烧结方法 |
| CN103769589A (zh) * | 2014-01-16 | 2014-05-07 | 西安交通大学 | 一种高强韧高导电纯铜烧结块材的制备方法 |
| CN106086513A (zh) * | 2016-08-15 | 2016-11-09 | 北京有色金属研究总院 | 一种电真空用铜钼合金及其制备方法 |
| CN106756174A (zh) * | 2016-12-19 | 2017-05-31 | 西安建筑科技大学 | 一种高品质铜铬合金的致密化工艺 |
| CN108746644A (zh) * | 2018-03-20 | 2018-11-06 | 陕西中天火箭技术股份有限公司 | 一种铜铬触头材料的制备方法 |
| CN110331313A (zh) * | 2019-06-24 | 2019-10-15 | 北京科技大学 | 一种高强高导减摩铜接触线的制备方法 |
| CN110504120A (zh) * | 2019-08-31 | 2019-11-26 | 陕西斯瑞新材料股份有限公司 | 一种低成本铜铬复合触头制备方法 |
-
2021
- 2021-06-09 CN CN202110644150.6A patent/CN113369479A/zh active Pending
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1814838A (zh) * | 2005-02-04 | 2006-08-09 | 李北 | 一种金属陶瓷材料及其成型工艺 |
| KR20110101732A (ko) * | 2010-03-09 | 2011-09-16 | 한국생산기술연구원 | 스퍼터링 타겟용 구리 소결체 제조방법 |
| CN102962450A (zh) * | 2012-12-12 | 2013-03-13 | 广汉川冶新材料有限责任公司 | 一种粉末冶金过程的真空烧结方法 |
| CN103769589A (zh) * | 2014-01-16 | 2014-05-07 | 西安交通大学 | 一种高强韧高导电纯铜烧结块材的制备方法 |
| CN106086513A (zh) * | 2016-08-15 | 2016-11-09 | 北京有色金属研究总院 | 一种电真空用铜钼合金及其制备方法 |
| CN106756174A (zh) * | 2016-12-19 | 2017-05-31 | 西安建筑科技大学 | 一种高品质铜铬合金的致密化工艺 |
| CN108746644A (zh) * | 2018-03-20 | 2018-11-06 | 陕西中天火箭技术股份有限公司 | 一种铜铬触头材料的制备方法 |
| CN110331313A (zh) * | 2019-06-24 | 2019-10-15 | 北京科技大学 | 一种高强高导减摩铜接触线的制备方法 |
| CN110504120A (zh) * | 2019-08-31 | 2019-11-26 | 陕西斯瑞新材料股份有限公司 | 一种低成本铜铬复合触头制备方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 吕智等: "《超硬材料工具设计与制造》", 31 January 2010, 北京冶金工业出版社 * |
| 吴立龙译: "《自动化技术实践指南》", 28 February 1983, 中国铁道出版社 * |
| 陈昆柏等: "《电子废物处理与处置》", 31 December 2016, 河南科学技术出版 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109576545B (zh) | 一种具有混晶结构的Ti(C,N)基金属陶瓷及其制备方法 | |
| CN104878267A (zh) | 一种TiCN基金属陶瓷刀具材料及其微波烧结工艺 | |
| CN105400982B (zh) | 通过氢化钛来制备石墨烯增强钛基纳米复合材料的方法 | |
| CN111139390A (zh) | 一种铬掺杂改性Mo2NiB2基金属陶瓷及其制备方法 | |
| CN110668821B (zh) | 一种无压制备max相陶瓷的方法 | |
| CN110819842A (zh) | 基于还原氧化石墨烯和铜复合材料的成型件制备方法 | |
| CN104671826A (zh) | 一种多孔氧化铝陶瓷、制备方法及其应用 | |
| CN115353373B (zh) | 一种氧化铝靶材及其制备方法与应用 | |
| CN114635069A (zh) | 一种高强韧性中熵合金粘结相Ti(C,N)基金属陶瓷及其制备方法 | |
| CN114318038A (zh) | 一种硼化物改性Mo2FeB2基金属陶瓷及其制备方法 | |
| CN101734920B (zh) | 一种氮化钛多孔陶瓷及其制备方法 | |
| CN108465817B (zh) | 一种组织均匀的高致密度纯钨制品制备方法 | |
| CN110983142B (zh) | 一种碳化钨-镍硬质合金的制备方法 | |
| CN112981265A (zh) | 一种无碳高速钢及其制备方法 | |
| CN113369479A (zh) | 高致密粉末冶金纯铜材料制件及其制备方法 | |
| CN109467442B (zh) | 一种氮化硅陶瓷及其制备方法 | |
| CN107034375A (zh) | 一种利用氢化钛粉制备高致密度钛制品的方法 | |
| CN110983152A (zh) | 一种Fe-Mn-Si-Cr-Ni基形状记忆合金及其制备方法 | |
| CN109851329A (zh) | 一种细晶Al2O3/SiC复合陶瓷刀具材料及制备工艺 | |
| CN115010499A (zh) | 一种稀土氟化物与氧化钪双掺制备高性能氮化铝陶瓷基板的方法 | |
| CN113664199A (zh) | 航空发动机涡轮叶片热等静压近净成型方法 | |
| CN113881866A (zh) | 一种耐腐蚀高熵合金的制备方法 | |
| CN107935597B (zh) | 一种节约能源的碳化硅陶瓷材料低温烧结方法 | |
| CN108927527B (zh) | 一种纳米W-xCu合金的制备方法、纳米W-xCu合金 | |
| CN107500777B (zh) | Pcbn刀具材料及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210910 |