[发明专利]一种利用脉冲电沉积法制备纳米铜包覆碳化钨核壳结构粉体的方法

说明书

本发明涉及一种利用脉冲电沉积法制备纳米铜包覆碳化钨核壳结构粉体的方法；首先对原始碳化钨粉体在酸中进行酸洗刻蚀，清洗干燥后备用；利用脉冲电源在配置好的电镀液中对酸洗后的碳化钨粉体中进行间歇电镀纳米铜；对粉末进行离心清洗，干燥，得到分散性良好，包覆性良好的纳米级铜包覆碳化钨粉体。电镀液由CuSO₄·5H₂O、(NH₄)₂SO₄、柠檬酸、CuCl₂、聚乙二醇和糖精组成；本发明利用电沉积法制备铜包覆碳化钨粉体核壳结构，镀覆速度快，可实现企业量产；与化学方法比，前处理工序简单，经济环保；离心后的镀液可以补充铜离子后重复利用，利用率高；制备的核壳结构粉体是纳米尺度，不同之前的微米水平；分散性良好。

技术领域

本发明利用脉冲电沉积，制备纳米铜包覆碳化钨核壳结构粉体，是一种新型涂层材料和粉末冶金材料制备方法。

背景技术

金属包覆粉体核壳结构是一种新型的涂层材料和粉末冶金材料，以其独特的性能迅速得到了广泛应用。对于铜包覆碳化钨核壳结构粉末来说，有作为“壳”的金属铜的良好的导电性、导热性、延展性，同时由于内部包覆的碳化钨具有高强度，耐磨性，耐蚀性弥补了外层铜强度与耐热性不好的缺点。由于其具有高强度、高导电性及高的软化温度,这种包覆型核壳结构材料在电真空器件、电子器件高效散热的基片材料、高速铁路电力机车架空导线芯、等离子切割枪喷嘴、电火花放电电极、低压电器触头及触头支座、电气工程开关触桥、继电器铜片、集成电路引线框架、缝焊滚轮、电动工具换向器、高速列车异步牵引电动机转子、整流子、微波管零件、导电弹性材料、高脉冲磁场导体材料、、先进飞行器的机翼或叶片前缘、热核实验反应堆(ITER)偏滤器垂直靶散热片等领域均有广泛应用前景。

目前制备金属包覆核壳结构粉体主要有湿化学法、球磨法、电沉积法等，对于湿化学法，反应速度慢，难以量产,并且湿化学法前处理的较为复杂，经济性、环保性差；对于球磨法，难以包覆均匀，性能差，易团聚；目前用电沉积制备的核壳粉体均为微米级别，不具备纳米材料高强度、高韧性的优点。

发明内容

本发明针对目前包覆粉体制备方法复杂、难以量产、经济性差以及分散性差、粒径大等缺点，用脉冲电沉积法制备粒径小、分散性好、包覆性好、可量产纳米铜包覆碳化钨核壳粉体。电沉积法是指在通电条件下，在镀液中加入不溶性的固体颗粒使得金属离子在固体颗粒表面电结晶形核并生长的过程。由于电沉积过程中镀液较稳定，同时镀层可达到工业要求的厚度，因此在实际生产中应用广泛。该发明利用脉冲电沉积法制备纳米铜包覆碳化钨核壳结构。首先对碳化钨粉体进行酸洗刻蚀，增加镀覆的活性位点，之后在镀液中利用脉冲电源对处理好的粉体进行电化学镀附，控制好电镀各阶段的时间，采用间歇电镀，最后对粉体进行干燥保存。该方法制备的铜包覆碳化钨粉体，包覆均匀，粒径尺度小，分散性良好。

本发明的具体方案如下：

一种利用脉冲电沉积法制备纳米铜包覆碳化钨核壳结构粉体的方法，其特征是包括如下步骤：

1)首先对原始碳化钨粉体在酸中进行酸洗刻蚀，清洗干燥后备用；

2)利用脉冲电源在配置好的电镀液中对酸洗后的碳化钨粉体中进行间歇电镀纳米铜；

3)对粉末进行离心清洗，干燥，得到分散性良好，包覆性良好的纳米级铜包覆碳化钨粉体。

所述步骤2)中每升电镀液组成和含量为：

所述步骤2)中在电镀过程中利用脉冲电源进行电镀，脉冲宽度为1～10ms，脉冲周期为 11～20ms，电流密度为4～10A/dm²。