一種制備氧化鋁彌散強(qiáng)化銅的方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種制備氧化鋁彌散強(qiáng)化銅的方法，其步驟為：將Cu?Al合金粉與Cu2O粉按照一定比例混合均勻，將混合粉末置于電阻爐內(nèi)，依次進(jìn)行內(nèi)氧化，還原處理?；旌戏勰┻€原后，在150?250MPa，保壓時(shí)間1?2分鐘的條件下進(jìn)行冷等靜壓處理，隨后進(jìn)行燒結(jié)。燒結(jié)處理后直接進(jìn)行冷變形可制得氧化鋁彌散強(qiáng)化銅。本發(fā)明特點(diǎn)是避免了傳統(tǒng)工藝中的致密化與熱擠壓工藝。本發(fā)明方法制備氧化鋁彌散強(qiáng)化銅工藝過(guò)程簡(jiǎn)單，成本低，適合于批量生產(chǎn)，制得的氧化鋁彌散強(qiáng)化銅具有較好的導(dǎo)電率、硬度及抗拉強(qiáng)度。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種制備氧化鋁彌散強(qiáng)化銅的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種制備氧化鋁彌散強(qiáng)化銅的方法，屬于粉末冶金技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]氧化鋁彌散強(qiáng)化銅是一類(lèi)具有優(yōu)良物理性能和力學(xué)性能的結(jié)構(gòu)功能材料，被廣泛的運(yùn)用于集成電路引線框架，連鑄機(jī)結(jié)晶器內(nèi)襯，高速電氣化鐵路架空導(dǎo)線和電阻焊電極等，目前已經(jīng)日益成為人們研究的熱點(diǎn)。氧化鋁彌散強(qiáng)化銅是向銅基體中引入細(xì)小彌散分布的氧化鋁顆粒作為增強(qiáng)相，強(qiáng)化銅基體的復(fù)合材料。傳統(tǒng)的氧化鋁彌散強(qiáng)化銅合金的制備工藝流程為=Cu-Al合金+氧源(Cu2O)混合均勻—內(nèi)氧化—破碎篩分—還原—破碎篩分—壓制成型—真空燒結(jié)成還—徒還包套—抽真空、封口 —熱擠壓—拉拔。整個(gè)工藝存在流程復(fù)雜，周期長(zhǎng)，工藝過(guò)程難以控制，能耗大，成本高等問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供的一種制備氧化鋁彌散強(qiáng)化銅的短流程制備方法，以簡(jiǎn)化其制備流程，降低其制造成本。
[0004]本發(fā)明一種制備氧化鋁彌散強(qiáng)化銅的方法，其特征在于具有如下的制備過(guò)程和步驟:
a，以水霧化的Cu-Al合金粉為原料，Al元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2-0.6%。以Cu2O為氧化劑，Cu2O實(shí)際加入量為Cu-Al合金粉中Al被完全氧化所需Cu2O理論質(zhì)量的1-1.4倍;將所述原料充分混合，混粉時(shí)間為9-12小時(shí)；
b，將上述混合粉末置于電阻爐，依次進(jìn)行內(nèi)氧化、還原處理；內(nèi)氧化、還原處理分別是在高純氮?dú)庵?00°C處理Ih和高純氫氣中900-1000°C處理Ih;
c，對(duì)步驟b所得粉末進(jìn)行破碎、過(guò)篩，隨后進(jìn)行冷等靜壓成形，冷等靜壓的壓強(qiáng)為150-250MPa，保壓時(shí)間為l-2min;然后在電阻爐內(nèi)對(duì)等靜壓試樣燒結(jié)，燒結(jié)處理是在高純氮?dú)獗Ｗo(hù)下900-1000°C處理lh，隨后對(duì)樣品依次進(jìn)行線切割與冷加工處理，冷變形量為50%-60%，制備得到氧化鋁彌散強(qiáng)化銅。
[0005]本發(fā)明與傳統(tǒng)內(nèi)氧化工藝相比，省去了錠坯包套，抽真空、封口，熱擠壓及部分破碎篩分等工藝流程，避免了額外添加的設(shè)備，降低了制造成本，提高了收益，減少了能耗;而且較少了中間環(huán)節(jié)造成的氧污染，所得成品性能優(yōu)異，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。采用本發(fā)明方法制備的彌散強(qiáng)化銅合金的抗拉強(qiáng)度大于400MPa，導(dǎo)電率大于68%IACS，維氏硬度超過(guò)120HV，具有較好的力學(xué)性能及導(dǎo)電性能。
【附圖說(shuō)明】
[0006]圖1是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例1中，內(nèi)氧化后試樣經(jīng)濃硝酸腐蝕后剩余粉末的XRD圖。
[0007]圖2是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例1中，還原后試樣經(jīng)濃硝酸腐蝕后剩余粉末的XRD圖。
[0008]圖3是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例2，還原后粉末的TEM圖。
[0009]圖4是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例2所制備的氧化鋁彌散強(qiáng)化銅。
【具體實(shí)施方式】
[0010]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明:
實(shí)施例1
以市售的-300目、Al質(zhì)量含量為0.2%的水霧化Cu-Al合金粉末為原料，以-325目的Cu2O為氧化劑，Cu2O實(shí)際加入量為Al被完全氧化所需Cu2O理論質(zhì)量的1.2倍，在滾筒混粉機(jī)中混合12小時(shí)。將粉末置于電阻爐中，內(nèi)氧化，還原過(guò)程依次在高純氮?dú)庵?00°C處理Ih和高純氫氣中950°C處理lh。隨后對(duì)樣品進(jìn)行破碎，篩分，冷等靜壓的壓強(qiáng)為200MPa，保壓時(shí)間為1.5min，燒結(jié)處理是在電阻爐中在高純氮?dú)獗Ｗo(hù)下900 °C處理lh，經(jīng)線切割后，采用變形量為50%的冷乳，制得氧化鋁彌散強(qiáng)化銅。經(jīng)測(cè)試，其導(dǎo)電率為83%IACS，抗拉強(qiáng)度為403MPa，維氏硬度為121HV。
[0011]實(shí)施例2
以市售的-300目、Al質(zhì)量含量為0.4%的水霧化Cu-Al合金粉末為原料，以-325目的Cu2O為氧化劑，Cu2O實(shí)際加入量為Al被完全氧化所需Cu2O理論質(zhì)量的1.1倍，在滾筒混粉機(jī)中混合10小時(shí)。將粉末置于電阻爐中，內(nèi)氧化，還原過(guò)程依次在高純氮?dú)庵?50°C處理Ih和高純氫氣中950°C處理lh。隨后對(duì)樣品進(jìn)行破碎，篩分，冷等靜壓的壓強(qiáng)為250MPa，保壓時(shí)間為1.5min，燒結(jié)處理是在電阻爐中在高純氮?dú)獗Ｗo(hù)下950 °C處理lh，經(jīng)線切割后，采用變形量為50%的冷乳，制得氧化鋁彌散強(qiáng)化銅。經(jīng)測(cè)試，其導(dǎo)電率為77%IACS，抗拉強(qiáng)度為442MPa，維氏硬度為138HV。
[0012]實(shí)施例3
以市售的-300目、Al質(zhì)量含量為0.6%的水霧化Cu-Al合金粉末為原料，以-325目的Cu2O為氧化劑，Cu2O實(shí)際加入量為Al被完全氧化所需Cu2O理論質(zhì)量的1.1倍，在滾筒混粉機(jī)中混合12小時(shí)。將粉末置于電阻爐中，內(nèi)氧化，還原過(guò)程依次在高純氮?dú)庵?00°C處理Ih和高純氫氣中950°C處理lh。隨后對(duì)樣品進(jìn)行破碎，篩分，冷等靜壓的壓強(qiáng)為250MPa，保壓時(shí)間為1.5min，燒結(jié)處理是在電阻爐中在高純氮?dú)獗Ｗo(hù)下950 °C處理lh，經(jīng)線切割后，采用變形量為50%的冷乳，制得氧化鋁彌散強(qiáng)化銅。經(jīng)測(cè)試，其導(dǎo)電率為68%IACS，抗拉強(qiáng)度為506MPa，維氏硬度為164HV。
[0013]有關(guān)本發(fā)明附圖的解釋說(shuō)明
圖1為實(shí)施例1中內(nèi)氧化后試樣經(jīng)濃硝酸腐蝕后剩余粉末的XRD圖，從圖譜中可以看出除了O-Al2O3的峰外，還有復(fù)雜氧化物CuAlO2的峰，可以推測(cè)是由于Cu2O過(guò)量導(dǎo)致的內(nèi)氧化產(chǎn)物。
[0014]圖2為實(shí)施例1中還原后試樣經(jīng)濃硝酸腐蝕后剩余粉末的XRD圖。從圖中可以看出，圖1中的復(fù)雜氧化物CuAlO2的峰不見(jiàn)了，這是因?yàn)镃uAlO2被H2還原所致，只觀察到C1-Al2O3和Y-Al2O3的衍射峰。
[0015]圖3為實(shí)施例2中還原后粉末的TEM圖。從圖中可以看出，彌散相Al2O3顆粒平均尺寸約為10-15nm，呈球形或者橢球狀，均勻彌散的分布在Cu基體中。
[0016]圖4為實(shí)施例2中所制備的氧化鋁彌散強(qiáng)化銅。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種制備氧化鋁彌散強(qiáng)化銅的方法，其特征在于具有如下的制備過(guò)程和步驟:a，以水霧化的Cu-Al合金粉為原料，其中Al元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2-0.6%;以Cu2O為氧化劑，Cu2O實(shí)際加入量為Cu-Al合金粉中Al被完全氧化所需Cu2O理論質(zhì)量的1-1.4倍;將所述原料充分混合，混粉時(shí)間為9-12小時(shí)； b，將上述混合粉末置于電阻爐，依次進(jìn)行內(nèi)氧化、還原處理；內(nèi)氧化、還原處理分別是在高純氮?dú)庵?00°C處理Ih和高純氫氣中900-1000°C處理Ih; c，對(duì)步驟b所得粉末進(jìn)行破碎、過(guò)篩，隨后進(jìn)行冷等靜壓成形，冷等靜壓的壓強(qiáng)為150-250MPa，保壓時(shí)間為l-2min;然后在電阻爐內(nèi)對(duì)等靜壓試樣燒結(jié)，燒結(jié)處理是在高純氮?dú)獗Ｗo(hù)下900-1000°C處理lh，隨后對(duì)樣品依次進(jìn)行線切割與冷加工處理，冷變形量為50%-60%，制備得到氧化鋁彌散強(qiáng)化銅。
【文檔編號(hào)】C22C1/10GK105838911SQ201610360623
【公開(kāi)日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年5月28日
【發(fā)明人】郭曙強(qiáng), 郭磊, 馬帥, 劉杰, 張滿, 丁偉中
【申請(qǐng)人】上海大學(xué)