專利名稱：一種La摻雜W-Cu復合粉末的制備方法
技術領域：
本發明涉及粉體材料制備領域，具體地說是一種La摻雜W-Cu復合粉末的制備方法。
背景技術：
粉末冶金W-Cu復合材料因具有良好的物理、力學性能，較強的抗燒蝕性、抗熱震性，以及優異的熱控和微波吸收性能等，在國防工業、航空航天、電子信息和機械加工等領域得到了廣泛的應用，在國民經濟中占有重要的地位，因此，一直以來鎢基合金受到了世界各國的高度重視，已成為材料科學界較為活躍的研究領域之一。在這些應用中，常要求W-Cu材料具有較高的致密化程度以提高其性能水平。就從目前的主要研究方向來看，超細/納米化和梯度結構功能材料是W-Cu復合材料研究的主要方向，而全致密、高性能的細晶結構W-Cu復合材料的制備關鍵在于超細/納米結構W-Cu復合粉體的獲取。目前，國內外研究報道較多的超細W-Cu粉體的制備技術有機械合金化、噴霧-干燥法、溶膠-噴霧干燥-共還原法、冷凍-干燥法、溶膠-凝膠法、均相沉淀法、機械熱化學法、氧化物共還原法等。例如，中南大學采用溶膠-噴霧干燥-共還原法制備超細/納米W-10% Cu復合粉末，其合金能夠獲得良好的綜合性能原因在于經燒結后獲得較高的致密度和組織結構均勻細小。合肥工業大學采用均相沉淀法，得到Cu2WO4 (OH) 2/Cuff04 · 2H20前驅物，經煅燒、還原后，最終獲得含銅量為30%的超細W-Cu復合粉。Raghimathan等人用溶膠-凝膠法制備了多種尺寸在10 30nm的納米晶W基復合粉末，如W-Mo、W-Cu、W-Ni和WC-Co等復合粉末。上述方法部分存在成本較高，處理時間較長，難以批量生產，部分制備方法存在易引入雜質、氧含量較高和粉末易成團等現象。
發明內容
本發明旨在提供一種La摻雜W-Cu復合粉末的制備方法，所要解決的技術問題是使復合粉末在較低的溫度下燒結達到較高的燒結致密度，并減少復合粉末的成團現象。本發明解決技術問題采用如下技術方案本發明La摻雜W-Cu復合粉末的制備方法的特點在于包括活化鎢粉的制備和復合粉末的制備；所述活化鎢粉的制備是將鎢粉置于活化液中超聲活化30-40分鐘，活化完成后用去離子水洗滌并于180-20(TC干燥1-3小時得到活化鎢粉；所述鎢粉的粒徑不大于1微米；所述活化液為氫氟酸、氟化銨和硝酸的水溶液，所述活化液中氫氟酸的濃度為30-60ml/L,以質量濃度40%的氫氟酸溶液計；氟化銨的濃度為8_10g/L ；硝酸的濃度為50-80ml/L,以質量濃度65%的硝酸溶液計；所述復合粉末的制備是將活化鎢粉加入化學沉積溶液中，鎢粉的添加量為30-50g/L,用氫氧化鈉調pH值12. 0-13. 0，常溫下超聲沉積包覆40-80分鐘，靜置2_3小時后過濾、洗滌并干燥得到復合粉末；
所述化學沉積溶液為硫酸銅、氯化鑭、甲醛、乙二胺四乙酸二鈉和檸檬酸鈉的水溶液，所述化學沉積溶液中硫酸銅的濃度為6-25g/L，氯化鑭的濃度為0. 8-2. 6g/L，甲醛的濃度為5-20mL/L，乙二胺四乙酸二鈉的濃度為10_20g/L，檸檬酸鈉的濃度為20_30g/L。所述超聲活化的超聲頻率為40KHz，功率為300-400W。所述超聲沉積包覆的超聲頻率為40KHz，功率為300-400W。所述干燥是先于120_160°C干燥0. 5-1，再于160-200°C干燥3-6小時。將制備的復合粉末以IOOMPa的單位壓力壓制得到壓坯，將所述壓坯置于管式電阻爐中，在H2保護下，1150-1300°C燒結90-120min，即得La摻雜W-Cu復合材料。本發明通過對鎢粉進行常溫超聲波輔助活化處理，然后通過常溫超聲波輔助化學沉積法在鎢粉末表面包覆超細稀土 La摻雜Cu層，最終獲得成分均勻分布的La摻雜W-Cu復合粉末。所制得的粉末具有很好的燒結活性，直接較低溫度燒結，燒結樣相對密度達98. 7%以上，即達到了很高的致密化程度。與已有技術相比，本發明的有益效果體現在與目前超細W-Cu復合粉體的制備方法相比，常溫超聲波輔助化學沉積法制備超細稀土 La摻雜W-Cu復合粉末，其銅鎢成分可控，以滿足不同條件下W-Cu基材料的性能要求；本發明所得粉體成分的均勻化程度高；特別是無需常規制備方法的鎢銅氧化物還原過程，處理工藝較簡單，制備成本較低；本發明所制備的稀土 La摻雜Cu包覆W表面復合粉體，Cu和La在整個復合粉體中原子比含量分別達到15-25%和0. 5_2%，極大提高了復合粉體燒結過程的流動性，直接較低溫度燒結，燒結樣相對密度達98. 7%以上。
具體實施例方式下面結合具體實施例對本發明作進一步說明。實施例1 1、活化鎢粉的制備將粒徑小于1微米的鎢粉置于活化液中超聲活化30分鐘，超聲頻率為40KHz，功率為300-400W，活化完成后用去離子水洗滌三次并于200°C干燥1小時得到活化鎢粉；所述活化液為氫氟酸、氟化銨和硝酸的水溶液，所述活化液中氫氟酸的濃度為60ml/L,以質量濃度40%的氫氟酸溶液計；氟化銨的濃度為9g/L ；硝酸的濃度為60ml/L，以質量濃度65%的硝酸溶液計；2、復合粉末的制備將活化鎢粉加入化學沉積溶液中，鎢粉的添加量為30g/L，用氫氧化鈉溶液調pH值13. 0，常溫下超聲沉積包覆60分鐘，超聲頻率為40KHz，功率為300-400W，靜置2小時后過濾、洗滌，先于120°C干燥1小時，再于200°C干燥3小時得到復合粉末；所述化學沉積溶液為硫酸銅、氯化鑭、甲醛、乙二胺四乙酸二鈉和檸檬酸鈉的水溶液，所述化學沉積溶液中硫酸銅的濃度為6g/L，氯化鑭的濃度為2g/L，甲醛的濃度為IOmL/L，乙二胺四乙酸二鈉的濃度為10g/L，檸檬酸鈉的濃度為20g/L ；3、壓制燒結將本實施例制備的復合粉末以IOOMPa的單位壓力壓制成形得到壓坯，然后置于管式電阻爐中，在H2保護下于1300°C溫度下燒結90min，得到La摻雜W-Cu復合材料燒結體。本實施例制備的La摻雜W-Cu復合粉末成分均勻化、粉體純度高，沒有出現粉末成團現象。所制備的稀土 La摻雜Cu包覆W表面復合粉體，Cu和La在整個復合粉體中原子比含量分別達到15 %和1%，所制得的壓坯在1300°C溫度下燒結90min條件下，燒結樣相對密度達99. 1%0實施例2 1、活化鎢粉的制備將粒徑小于1微米的鎢粉置于活化液中超聲活化40分鐘，超聲頻率為40KHz，功率為300-400W，活化完成后用去離子水洗滌三次并于180°C干燥3小時得到活化鎢粉；所述活化液為氫氟酸、氟化銨和硝酸的水溶液，所述活化液中氫氟酸的濃度為30ml/L,以質量濃度40%的氫氟酸溶液計；氟化銨的濃度為8g/L ；硝酸的濃度為80ml/L，以質量濃度65%的硝酸溶液計；2、復合粉末的制備將活化鎢粉加入化學沉積溶液中，鎢粉的添加量為50g/L，用氫氧化鈉溶液調pH值13. 0，常溫下超聲沉積包覆40分鐘，超聲頻率為40KHz，功率為300-400W，靜置3小時后過濾、洗滌，先于160°C干燥0. 5小時，再于160°C干燥6小時得到復合粉末；所述化學沉積溶液為硫酸銅、氯化鑭、甲醛、乙二胺四乙酸二鈉和檸檬酸鈉的水溶液，所述化學沉積溶液中硫酸銅的濃度為25g/L，氯化鑭的濃度為0. 8g/L，甲醛的濃度為20mL/L,乙二胺四乙酸二鈉的濃度為15g/L，檸檬酸鈉的濃度為30g/L ；3、壓制燒結將本實施例制備的復合粉末以IOOMPa的單位壓力壓制成形得到壓坯，然后置于管式電阻爐中，在H2保護下于1150°C溫度下燒結120min，得到La摻雜W-Cu復合材料燒結體。本實施例制備的La摻雜W-Cu復合粉末成分均勻化、粉體純度高，沒有出現粉末成團現象。所制備的稀土 La摻雜Cu包覆W表面復合粉體，Cu和La在整個復合粉體中原子比含量分別達到25%和0. 5%，所制得的壓坯在1150°C溫度下燒結120min條件下，燒結樣相對密度達98. 7%。實施例3 1、活化鎢粉的制備將粒徑小于1微米的鎢粉置于活化液中超聲活化35分鐘，超聲頻率為40KHz，功率為300-400W，活化完成后用去離子水洗滌三次并于190°C干燥2小時得到活化鎢粉；所述活化液為氫氟酸、氟化銨和硝酸的水溶液，所述活化液中氫氟酸的濃度為50ml/L,以質量濃度40%的氫氟酸溶液計；氟化銨的濃度為10g/L ；硝酸的濃度為50ml/L，以質量濃度65%的硝酸溶液計；2、復合粉末的制備將活化鎢粉加入化學沉積溶液中，鎢粉的添加量為40g/L，用氫氧化鈉溶液調pH值12. 0，常溫下超聲沉積包覆80分鐘，超聲頻率為40KHz，功率為300-400W，靜置2小時后過濾、洗滌，先于160°C干燥0. 5小時，再于180°C干燥5小時得到復合粉末；所述化學沉積溶液為硫酸銅、氯化鑭、甲醛、乙二胺四乙酸二鈉和檸檬酸鈉的水溶液，所述化學沉積溶液中硫酸銅的濃度為15g/L，氯化鑭的濃度為2. 6g/L，甲醛的濃度為5mL/L,乙二胺四乙酸二鈉的濃度為20g/L，檸檬酸鈉的濃度為25g/L ；3、壓制燒結將本實施例制備的復合粉末以IOOMPa的單位壓力壓制成形得到壓坯，然后置于管式電阻爐中，在H2保護下于1250°C溫度下燒結llOmin，得到La摻雜W-Cu復合材料燒結體。本實施例制備的La摻雜W-Cu復合粉末成分均勻化、粉體純度高，沒有出現粉末成團現象。所制備的稀土 La摻雜Cu包覆W表面復合粉體，Cu和La在整個復合粉體中原子比含量分別達到19%和2%，所制得的壓坯在1250°C溫度下燒結IlOmin條件下，燒結樣相對密度達99. 2%。
權利要求
1.一種La摻雜W-Cu復合粉末的制備方法，其特征在于包括活化鎢粉的制備和復合粉末的制備；所述活化鎢粉的制備是將鎢粉置于活化液中超聲活化30-40分鐘，活化完成后用去離子水洗滌并于180-200°C干燥1-3小時得到活化鎢粉；所述鎢粉的粒徑不大于1微米；所述活化液為氫氟酸、氟化銨和硝酸的水溶液，所述活化液中氫氟酸的濃度為30-60ml/L,以質量濃度40%的氫氟酸溶液計；氟化銨的濃度為8_10g/L ；硝酸的濃度為50-80ml/L,以質量濃度65%的硝酸溶液計；所述復合粉末的制備是將活化鎢粉加入化學沉積溶液中，鎢粉的添加量為30-50g/L，用氫氧化鈉調PH值12. 0-13. 0，常溫下超聲沉積包覆40-80分鐘，靜置2_3小時后過濾、洗滌并干燥得到復合粉末；所述化學沉積溶液為硫酸銅、氯化鑭、甲醛、乙二胺四乙酸二鈉和檸檬酸鈉的水溶液，所述化學沉積溶液中硫酸銅的濃度為6-25g/L，氯化鑭的濃度為0. 8-2. 6g/L，甲醛的濃度為5-20ml/L，乙二胺四乙酸二鈉的濃度為10-20g/L，檸檬酸鈉的濃度為20_30g/L。
2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于所述超聲活化的超聲頻率為40KHz，功率為300-400W。
3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于所述超聲沉積包覆的超聲頻率為40KHz，功率為 300-400W。
4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于所述干燥是先于120-160°C干燥0. 5-1小時，再于160-200°C干燥3-6小時。
全文摘要
本發明公開了一種La摻雜W-Cu復合粉末的制備方法，包括活化鎢粉的制備和復合粉末的制備，其中活化鎢粉的制備是將鎢粉置于活化液中超聲活化30-40分鐘，活化完成后用去離子水洗滌并干燥得到活化鎢粉；復合粉末的制備是將活化鎢粉加入化學沉積溶液中，鎢粉的添加量為30-50g/L，用氫氧化鈉調pH值12.0-13.0，常溫下超聲沉積包覆40-80分鐘，靜置2-3小時后過濾、洗滌并干燥得到復合粉末。本發明所得粉體成分的均勻化程度高，無需常規制備方法的鎢銅氧化物還原過程，處理工藝較簡單，制備成本較低；本發明極大提高了復合粉體燒結過程的流動性，直接較低溫度燒結，燒結樣相對密度達98.7％以上。
文檔編號C23C18/48GK102389971SQ20111034498
公開日2012年3月28日 申請日期2011年11月4日 優先權日2011年11月4日
發明者吳玉程, 程繼貴, 羅來馬 申請人:合肥工業大學