[发明专利]铜基复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

    本发明属于冶金复合材料领域，尤其涉及一种铜基复合材料及其制备方法。

背景技术

粉末冶金具有独特的化学组成和机械、物理性能，而这些性能是用传统的熔铸方法无法获得的。运用粉末冶金技术可以直接制成多孔、半致密或全致密材料和制品，如含油轴承、齿轮、凸轮、导杆、刀具等，是一种少无切削工艺。复合材料(Composite materials)，是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观（微观）上组成具有新性能的材料。各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。现有技术的铜基复合材料由于各种组分的添加，容易使基体变形，导致基体不稳定，降低其力学性能。

铜基复合材料的是由纤维等增强材料与铜粉等2种或2种以上性质不同的材料，通过各种工艺手段组合而成。它与纤维增强塑料（FRP）、纤维增强金属（FRM）、金属-塑料层叠材料等相当，具有质量轻、强度高、刚度好的特点，这些复合材料在汽车零部件上应用很盛行。但是现有技术的铜基复合材料的拉伸强度和屈服强度一般，使用范围受限。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种铜基复合材料及其制备方法，复合材料的拉伸强度和屈服强度较强，力学性能良好。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

铜基复合材料，含有以下质量百分含量的组分：粒度≤83μm、纯度≥99.4%的钼粉4～8%、粒度≤85μm、纯度≥99.8%的石墨粉7～9%、粒度≤45μm、纯度≥98.8%的硼化钛5～9%、粒度≤60μm、纯度≥99.2%的氧化银4～12%、粒度≤100μm、纯度≥99.6%的氧化锡5～8%、粒度为0.02～5μm、纯度≥99.8%的碳酸钙6～7%、其余为粒度≤70μm、纯度≥99.3%的铜粉。

作为对本发明的进一步改进，铜基复合材料，含有以下质量百分含量的组分：钼粉6%、石墨粉8%、硼化钛7%、氧化银8%、氧化锡6%、碳酸钙6.5%、其余为铜粉。

作为对本发明的进一步改进，碳酸钙为微细碳酸钙粉，粒径为0.1μm～1μm。

上述铜基复合材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将钼粉、石墨粉、硼化钛、氧化银、氧化锡、碳酸钙粉、铜粉混匀后烘干，烘干温度为155～165℃，烘干时间1～2h；

（2）过GB6003规定的200目筛；

（3）在600～700MPa的压力下压制成型；

（4）烧结，烧结温度为600～700℃，烧结压力为2～3MPa，保温时间为30～40min。

（5）降温冷却至15～30℃。

    步骤（4）升温速率为80～90℃/min。

步骤（5）降温速率为1.5℃/min。

原理：碳酸钙的加入限制了基体的变形，导致基体处于很高的应力状态，宏观上增强了复合材料的力学性能。

有益效果

    本发明的拉伸强度为269～276MPa，屈服强度为178～180MPa，弹性模量为86～89GPa，说明碳酸钙的加入明显增强了复合材料的力学性能。

具体实施方式

    下面通过具体实施例对本发明作进一步详细介绍，但不局限于此。

实施例1

铜基复合材料，含有以下质量百分含量的组分：粒度≤83μm、纯度≥99.4%的钼粉6%、粒度≤85μm、纯度≥99.8%的石墨粉8%、粒度≤45μm、纯度≥98.8%的硼化钛7%、粒度≤60μm、纯度≥99.2%的氧化银8%、粒度≤100μm、纯度≥99.6%的氧化锡6%、粒度为0.02～5μm、纯度≥99.8%的碳酸钙6.5%、其余为粒度≤70μm、纯度≥99.3%的铜粉。

碳酸钙为微细碳酸钙粉，粒径为0.1μm～1μm。

上述铜基复合材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将钼粉、石墨粉、硼化钛、氧化银、氧化锡、碳酸钙粉、铜粉混匀后烘干，烘干温度为155～165℃，烘干时间1～2h；

（2）过GB6003规定的200目筛；

（3）在600～700MPa的压力下压制成型；

（4）烧结，烧结温度为600～700℃，烧结压力为2～3MPa，保温时间为30～40min。

（5）降温冷却至15～30℃。

    步骤（4）升温速率为80～90℃/min。

步骤（5）降温速率为1.5℃/min。