專利名稱：一種制備銅三氧化二鋁復合材料的方法
技術領域：
金屬基復合材料科學領域背景技術：
公知的銅三氧化二鋁復合材料的制備方法有以下幾種1.粉末冶金法。將銅粉與氧化鋁粉充分混合，經過粉末成形、燒結成預制件，然后經液相浸滲法向增強體預制件中熔滲銅，最終獲得銅三氧化二鋁復合材料。
2.機械合金化法。通過高能球磨或撞擊的方法，使銅粉和增強相氧化鋁充分混合、破碎，然后壓緊、成型、燒結。從而獲得銅三氧化二鋁復合材料。
3.共沉淀法以硝酸銅與硫酸鋁為原料配制成含有一定體積分數三氧化二鋁水溶液，在一定溫度條件下添加一定體積摩爾濃度的銨溶液，經過沉淀過濾后，在一定溫度烘干并引燃成氧化物，最后進行選擇性還原處理。
4.復合電沉積法將鍍液中的氧化鋁微粒與基體金屬銅共同沉積在陰極表面，形成復合鍍層的多層復合材料。
5.熱還原生成法選用銅鋁合金粉、氧化銅粉，按照反應比例制成壓坯，然后將壓坯在熔銅溫度下(1150-1250℃)壓入銅合金，反應生成的三氧化二鋁顆粒在電磁力的作用下彌散分布，澆注成鑄錠再經冷加工，得到銅三氧化二鋁復合材料。
6.內氧化法將一定比例的銅鋁合金粉與氧化介質均勻混合后，在密閉條件下進行內氧化；或者通過嚴格控制體系氧勢在保證基體不被氧化的前提下使鋁元素氧化。然后將混合粉末燒結、冷熱變形制成銅三氧化二鋁復合材料。
公知的制備方法雖然都獲得了銅三氧化二鋁復合材料，但都存在著明顯的不足，主要表現為粉末冶金法制備工藝復雜，成本高，生產效率低；機械合金化法制成的復合粉末在燒結的過程中會出現增強相三氧化二鋁的偏聚和長大，影響復合材料的性能；共沉淀法和復合電沉積法對環境有污染，且共沉淀法得到的材料性能較低，復合電沉積法顆粒在鍍液中均勻懸浮不易控制；熱還原生成法產生的氣體在銅液中不易排出，會引起銅液飛濺，生產中有安全隱患，且得到材料的顆粒彌散不均勻；內氧化法雖然制備的銅三氧化二鋁復合材料綜合性能較好，但在制備過程中，氧分壓、氧化時間和氧化量難以控制，不利于工業化生產。
發明內容
本發明的目的是針對公知技術存在的不足而提出的一種新方法，該方法是化學反應與燒結一步完成，三氧化二鋁顆粒在原位生成，界面新鮮，與基體銅的結合牢固；且增強相三氧化二鋁顆粒的彌散與加工變形同時進行，很好的解決了顆粒增強復合材料后續加工難的問題。
本發明是通過下面的技術方案實現的。
圖1是本發明的工藝流程圖，原料經配料并充分混合后，在鋼模中壓制成型，再通過燒結反應合成，生成需要的三氧化二鋁顆粒及其分布，經復壓復燒后，直接擠壓(或者軋制)成為桿坯(或者帶材)，再將桿坯(或者帶材)冷拉拔或軋制加工后成為所需絲材或進一步加工成觸點材料。一、原料成分及所占百分比(1)主原料銅鋁合金粉1.0-30.0％(重量百分比)、粒度為100～-300目，或者鋁粉(Al)0.2-8.0％(重量百分比)、粒度為100～-300目；氧化劑(如氧化銅粉(CuO)、氧化鐵粉(Fe2O3)等氧化物)0.05-10.0％(重量百分比)、粒度為0～-300目；銅粉(Cu)余量、粒度為100～-300目。
(2)添加元素①鑭(La)不超過總重量的0.05％；
②鈰(Ce)不超過總重量的0.02％。二、原料配方(1)主原料；(2)主原料+添加元素①；(3)主原料+添加元素②。三、技術條件(1)原料混料時間2-35小時；(2)壓制成型壓力300-600MPa；(3)燒結反應合成溫度100-1000℃分段保溫反應；(4)燒結反應合成氣氛真空(1～5×10-1Pa)；(5)燒結反應合成時間4-25小時；(6)復壓復燒溫度300～800℃；(7)復壓復燒壓力400～700MPa；(8)擠壓壓力500-700MPa。
與公知技術相比所具有的優點及積極效果1.燒結與反應合成一次完成，縮短了材料加工工序，降低了材料成本；2.氧化鋁增強相原位生成、與銅基體所形成的界面新鮮、結合牢固，且氧化鋁顆粒大小可以通過工藝控制，以增強強化效果；3.原料準備簡單、工藝過程容易控制，材料性能優異。
圖1是本發明工藝流程圖。
權利要求
1.采用本發明制備銅三氧化二鋁復合材料，其特征在于1)工藝流程原料經配料并充分混合后，在鋼模中壓制成型，再通過燒結反應合成，生成需要的三氧化二鋁顆粒及其分布，經復壓復燒后，直接擠壓(或者軋制)成為桿坯(或者帶材)，再將桿坯(或者帶材)冷拉拔或軋制加工后成為所需絲材或進一步加工成觸點材料，(1)主原料銅鋁合金粉1.0-30.0％(重量百分比)、粒度為100～-300目，或者鋁粉(Al)0.2-8.0％(重量百分比)、粒度為100～-300目；氧化劑(如氧化銅粉(CuO)、氧化鐵粉(Fe2O3)等氧化物)0.05-10.0％(重量百分比)、粒度為0～-300目；銅粉(Cu)余量、粒度為100～-300目，(2)添加元素①鑭(La)不超過總重量的0.05％；②鈰(Ce)不超過總重量的0.02％，2)原料配方(1)主原料；(2)主原料+添加元素①；(3)主原料+添加元素②，3)技術條件(1)原料混料時間2-35小時；(2)壓制成型壓力300-600MPa；(3)燒結反應合成溫度100-1000℃分段保溫反應；(4)燒結反應合成氣氛真空(1～5×10-1Pa)；(5)燒結反應合成時間4-25小時；(6)復壓復燒溫度300～800℃；(7)復壓復燒壓力400～700MPa；(8)擠壓壓力500-700MPa。
2.根據權利要求1所述的方法制備銅三氧化二鋁復合材料，其特征在于按照0.53％Al(鋁)(重量百分比)、2.34％CuO(氧化銅)、銅余量為原料，經過6小時混料后，在鋼模中壓制成型，壓力為550MPa，成型后在真空條件下(2×10-1Pa)，先以100℃溫度條件下保溫2小時后，升溫到850℃、保溫5小時進行燒結反應合成；合成材料錠坯經過壓力為500MPa、溫度為500℃條件下進行復壓復燒以提高材料的致密度，然后以500MPa的擠壓力擠成線桿，最后冷拉拔成線(絲)材，或者，進一步加工成觸點材料(如鉚釘)。
3.根據權利要求1所述的方法制備銅三氧化二鋁復合材料，其特征在于按照8.0％Cu-Al(銅鋁合金粉)(重量百分比)、9.36％CuO(氧化銅)、0.04％La(鑭)、銅余量為原料，經過2小時混料后，在鋼模中壓制成型，壓力600MPa，成型后在真空條件下(1×10-1Pa)、先以120℃溫度條件下保溫2小時后，升溫到950℃、保溫3小時進行燒結反應合成，合成錠坯經過壓力為550MPa、溫度為600℃條件下進行復壓復燒以提高材料的致密度，然后以650MPa的擠壓力擠成線桿(或者扎制成板帶)，最終拉拔成絲材(或者制成帶材)。
4.根據權利要求1所述的方法制備銅三氧化二鋁復合材料，其特征在于按照8.0％Cu-Al(銅鋁合金粉)(重量百分比)、9.36％CuO(氧化銅)、0.04％Ce(鈰)、銅余量為原料，經過2小時混料后，在鋼模中壓制成型，壓力600MPa，成型后在真空條件下(1×10-1Pa)，先以180℃溫度條件下保溫1小時后，升溫到1000℃、保溫4小時進行燒結反應合成，合成錠坯經過壓力為550MPa、溫度為600℃條件下進行復壓復燒以提高材料的致密度，然后以650MPa的擠壓力擠成線桿(或者扎制成板帶)，最終拉拔成絲材(或者制成帶材)。
全文摘要
一種制備銅三氧化二鋁復合材料的方法。將主要原料鋁粉或者銅鋁合金粉、銅粉、氧化劑,并配以添加元素鑭、鈰經壓制成型、燒結反應合成,然后再擠壓拉拔成材。由于增強相三氧化二鋁顆粒的形成是在燒結過程中原位反應合成、反應界面新鮮、與基體銅的結合牢固,強化效果明顯。該技術具有原材料準備簡單、燒結與反應一步完成,材料性能優異等特點,且制備工藝過程易控制、復合材料增強相顆粒的彌散分布是通過加工變形來完成,很好的解決了顆粒增強金屬基復合材料后續加工難的問題。
文檔編號C22C1/04GK1382816SQ0211381
公開日2002年12月4日 申請日期2002年5月30日 優先權日2002年5月30日
發明者陳敬超, 周曉龍, 曹建春, 孫加林, 甘國友, 杜焰, 熊大民 申請人:昆明理工大學