[发明专利]一种多孔铜基材料的制备方法

说明书

本发明公开的一种多孔铜基材料的制备方法，首先，将纯铜粉和尿铵颗粒装入混料机中，加入适量的无水乙醇，充分混合形成混合粉末；然后，将混合粉末装入压制模具中，在室温下进行双向压制，制得生坯；最后，将制得的生坯置于真空烧结炉中，首先通入惰性气体，保持惰性气体的流速大于0.2m/s，加热生坯使得尿铵分解并收集分解产物，然后在通入还原性气体，升温烧结，将烧结后得到的产品进行水冷，冷却后得到多孔铜基材料。本发明公开的方法利用价格低廉且易分解的尿铵作为造孔剂来制备泡沫铜，制备工艺简单，得到的多孔铜基材料孔结构可控，无尿铵残留，烧结质量较高，力性性能优良。

技术领域

本发明属于多孔金属材料制备技术领域，具体涉及一种多孔铜基材料的制备方法。

背景技术

泡沫铜是一种在铜基体中均匀分布大量连通或不连通孔洞的新型多功能材料。多孔铜基材料具有良好的力学性能、导电、导热等性能，可用于制作过滤器、隔音材料、能量吸收器、换热器等，涉及冶金、化工、机械、环保等领域。

目前多孔铜材制备方法主要有：熔体金属发泡法、粉末冶金法和脱合金法等。熔体金属发泡法需很好的控制熔体的粘度，制备的多孔材料开孔率低；粉末冶金法通常添加造孔剂获得孔隙率较高的多孔铜，但目前的粉末冶金法添加的造孔剂含量高时，很难将其去除；脱合金法可制备孔径较小的多孔铜，但其孔隙率受合金成分制约。

发明内容

本发明的目的是提供一种多孔铜基材料的制备方法，解决了现有粉末冶金法造孔难以去除的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种多孔铜基材料的制备方法，具体制备过程包括如下步骤：

步骤1，将纯铜粉和尿铵颗粒装入混料机中，加入适量的无水乙醇，充分混合30min～60min形成混合粉末；

步骤2，将混合粉末装入压制模具中，在室温下进行双向压制，压力为400MPa～700MPa，保压30s～40s制得生坯；

步骤3，将制得的生坯置于真空烧结炉中，首先通入惰性气体，保持惰性气体的流速大于0.2m/s，加热生坯使得尿铵分解并收集分解产物，然后在通入还原性气体，升温烧结，将烧结后得到的产品进行水冷，冷却后得到多孔铜基材料。

本发明的其他特点还在于，

优选的，步骤1中尿铵颗粒的粒径为600μm～950μm，所述纯铜粉与所述尿铵的质量比为3～7:4，无水乙醇占纯铜粉和尿铵颗粒总重量的3％～7％。

优选的，步骤3中在真空烧结炉中的烧结的具体过程：首先将真空烧结炉加热到300℃～500℃，然后将步骤2制得的生坯置于真空烧结炉中恒温40min～80min移除尿铵，然后将真空烧结炉继续升温至950℃～980℃，恒温1h～3h，然后第二次升温至1000℃～1100℃，恒温2h～4h，得到烧结后的产品。

优选的升温至950℃～980℃的升温速率为15℃/min～30℃/min。

优选的，第二次升温的升温速率为10℃/min～20℃/min。

本发明的有益效果是，一种多孔铜基材料的制备方法，利用价格低廉且易分解的尿铵作为造孔剂来制备泡沫铜，制备工艺简单，得到的多孔铜基材料孔结构可控，无尿铵残留，烧结质量较高，力性性能优良。相比于现有技术具有以下优势：

(1)本发明方法工艺简单，造孔剂直接在一定温度下分解去除，而无需通过循环水浸出，省去了多余工序，节省了水资源。

(2)本发明方法生产成本低，所需材料及设备条件简单，容易实现规模化生产。

(3)本发明方法选用细铜粉和大颗粒造孔剂尿铵混合，并在压制过程中使用少量有机溶剂，这使得纯铜粉能均匀粘结在尿铵颗粒上，两者混合得更均匀。