[发明专利]一种包覆层厚度可控钨包覆铜纳米复合粉体的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于钨包覆铜复合粉体制备技术领域，具体涉及一种包覆层厚度可控的钨包覆铜纳米复合粉体的制备方法。

背景技术

包覆粉（coatedpowder）是由一层异种成分包覆在颗粒表面而形成的复合粉。近年来，粉体包覆技术的研究已取得了一定的进展，金属包覆粉体的制备和应用受到了关注。两种或两种以上的粉体颗粒经表面包覆或复合处理，可以得到一种高性能复合粉体材料。复合粉体不仅具有单一粉体的性能，还具有复合协同多功能、克服两种粉体各自缺点、改变单一粒子表面性质、增大两种或多种组分的接触面积等作用。

铜基体颗粒与钨包覆层结合而成的纳米包覆粉体既具有钨的耐高温、高强度、高密度等特性，又具有铜的高导电导热性、好的塑性。这种纳米包覆复合粉体由于比表能大大提升，具有微米级超细粉体所不具备的优良烧结性能。此外，在粉末冶金领域，纳米尺度包覆粉体压制烧结成的金属复合材料的强度及拉伸性能相比普通粉体制成的样品成十倍的提升，并且兼具质地成分分布均匀无缺陷等优点，其产品将广泛的应用于航天、电子、机械、电器等各个工业部门。

目前国内尚无制备包覆层厚度可控纳米包覆粉体的成熟技术。同时，随着现代化工业的高速发展和资源危机，更加迫切需要寻找更加经济和可操作的手段来制备先进的纳米铜钨包覆粉体来满足不同领域应用的更高要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种包覆层厚度可控钨包覆铜纳米复合粉体的制备方法，解决了现有钨包覆铜包覆粉体包覆层厚度无法精确控制，包覆不完全，包覆层厚度均匀性差的问题。

本发明所提供的技术方案是，一种包覆层厚度可控钨包覆铜纳米复合粉体的制备方法，需制备质量为M的钨包覆铜复合粉体，包覆层的厚度为H，其操作步骤如下：

步骤1，根据以下公式计算出所需WO₃的质量m₁

    其中，M为所需制备钨包覆铜复合粉体的质量，x为钨在钨包覆铜复合粉体中所占的质量百分比，k₁=1.2为修正系数；

所述WO₃的粒度为1.5um；

步骤2，计算所需CuO的质量m₂

氧化铜的质量：m₂＝0.345m₁；

步骤3，CuWO₄的制备

将质量为m₂的CuO粉体与质量为m₁的WO₃粉体均匀混合，再将混合后的粉体置于炉中进行烧结，升温速度保持在5~15℃/min，当炉内温度达到900℃保温30分钟后就形成浅黄色的CuWO₄粉体，然后随炉冷却至室温；

步骤4，研磨

对步骤3制备得到的CuWO₄粉体进行研磨；

步骤5，还原

在研磨后的CuWO₄粉体中加入质量为m₃的CuO粉体，将两种粉体均匀混合后置于氢气还原炉中，向炉内通入氢气，通气速率为33L/min，再以每分钟5~10摄氏度的升温速度，升温至360℃保温10分钟，再以每分钟3~5摄氏度的速度升温至800℃，保温30min，停止通氢气，以20L/min的速率通入氦气随炉冷却，冷却至室温后停止通氦气，即得到钨包覆铜纳米复合粉体；

其中，m₃=M×（1.77y-0.5221）；

M为所需制备钨包覆铜复合粉体的质量，y为铜在钨包覆铜复合粉体中所占的质量百分比；

上述步骤3和步骤5中所使用CuO粉体的粒度是根据所需制备钨包覆铜复合粉体的包覆层厚度H来选择的：如果6nm≤H＜10nm，则选择3um的CuO粒度；如果10nm≤H＜15nm，则选择6um的CuO粒度；如果15nm≤H＜20nm，则选择9um的CuO粒度；如果20nm≤H＜28nm，则选择12um的CuO粒度；如果28nm≤H≤32nm，则选择15um的CuO粒度。

其中，步骤3中将CuO粉体与WO₃粉体通过行星球磨机进行均匀混合，球磨机转速400r∕min，球磨时间180min。

其中，步骤4中在CuWO₄粉体加入无水乙醇同方向研磨至无水乙醇完全挥发，再将CuWO₄粉体在50℃的条件下，烘干45分钟。