[发明专利]一种铜基复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种铜基复合材料的制备方法，包括步骤一，先制备二氧化硅‑铜混合粉体：将铜粉加入二氧化硅水溶液中并滴加水合肼溶液，搅拌均匀后，进行低温冷冻成冰，之后再进行干燥，即得到二氧化硅‑铜混合粉体；步骤二，将步骤一中的二氧化硅‑铜混合粉体冷压成型得到冷坯，将冷坯置于真空烧结炉中进行热压烧结，脱模后即得到铜基复合材料。本发明提供的铜基复合材料的制备方法，工艺简单，操作容易，能有效解决现有的外加二氧化硅技术干混后复压复烧法存在着界面容易污染和颗粒分布不均问题。另外，采用上述方法所制得的铜基复合材料导电性能、硬度和抗拉性能优异、组织容易控制且稳定性好、且可根据实际需要调配二氧化硅含量。

技术领域

本发明涉及金属材料粉末冶金技术领域，具体涉及一种铜基复合材料及其制备方法。

背景技术

随着航空航天机械电子工业的发展，对具有高导电、高导热和高强度复合材料的需求越来越迫切。铜基复合材料强度高，导电性和导热性与纯铜相近，而且还具有良好的抗电弧浸蚀和抗磨损能力，是一种具有广阔应用前景的新型材料。现有的铜基复合材料可分为显微复合铜合金、颗粒增强铜基复合材料及纤维增强铜基复合材料，其中颗粒增强铜基复合材料具有良好硬度和摩擦磨损性能，其在汽车、航空航天、体育器件中有着广泛的应用及前景。二氧化硅增强材料具有多种优异的性能特点，如：化学性质稳定，高强度，耐磨和耐腐烛等性能。

目前，二氧化硅颗粒以其稳定的复合结构、良好的增强效果，已成为颗粒增强铜基复合材料的优选增强剂之一。然而，现有外加二氧化硅技术如二氧化硅/铜粉干混后复压复烧法存在着界面容易污染和颗粒分布不均的问题，同时还存在耗能耗时、工艺繁琐的问题。因此，亟需设计一种新的技术方案，以综合解决现有技术中存在的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种铜基复合材料，能有效解决现有的复压复烧法存在界面容易污染和颗粒分布不均，以及方法耗能耗时、工艺繁琐的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用了以下技术方案：

一种铜基复合材料的制备方法，包括以下步骤：

S1.制备二氧化硅-铜混合粉体：将铜粉加入二氧化硅水溶液中并滴加水合肼溶液，搅拌均匀后，在-20～-10℃冷冻成冰，之后再进行干燥，即得到二氧化硅-铜混合粉体；其中铜粉与二氧化硅水溶液的比例为每100克铜粉加入10～100mL二氧化硅水溶液；水合肼溶液的加入量为每100mL二氧化硅水溶液滴加1mL水合肼溶液。

S2.将步骤S1中的二氧化硅-铜混合粉体冷压成型得到冷坯，将冷坯置于真空烧结炉中进行热压烧结，脱模后即得到铜基复合材料。

其中铜粉的粒径为10～20μm；二氧化硅水溶液的浓度为10～20mg/mL，且水溶性二氧化硅的粒径为100～200nm。

步骤S2中冷压成型的压力为200MPa；置于真空烧结炉内热压烧结条件为：施加压力为40～50MPa，并以8～12℃/min的升温速率进行升温至850～950℃下保温2～3h。

另外，本发明还提供了一种铜基复合材料，其是采用上述方法制备而成。

上述技术方案中提供的铜基复合材料的制备方法，采用粉末冶金的制备方法，通过对原料粉末进行混合，使得微米球形二氧化硅颗粒能够在铜基复合材料中均匀分布，该制备方法容易操作、工艺简单、成本低廉，所需周期短，更易于工业化生产，具有广阔的应用前景；采用上述方法制备得到的铜基复合材料，二氧化硅颗粒增强体在基体中的分散均匀性好，界面结合程度高、无明显缺陷，其导电性能、硬度和抗拉性能优异、组织容易控制且稳定性好，且二氧化硅球形颗粒尺度容易控制，并可根据实际需要调配二氧化硅含量。

附图说明

图1为实施例1所述质量分数为0.25％铜基复合材料的微观组织图；

图2为实施例2所述质量分数为0.5％铜基复合材料的微观组织图；