[发明专利]一种铜铁合金纳米粉末的制备方法

说明书

本发明公开了一种铜铁合金纳米粉末的制备方法，包括铜铁合金丝材的制备和铜铁合金纳米粉末的制备两大步，具体为：配料、真空熔铸、拉拔制丝、抽真空、爆炸制粉、收集并分级。本发明通过电爆法制备的铜铁合金粉末，大小比较均匀，粒径范围窄，一般在40nm～100nm之间，粉末形貌呈近球型或多面体型，此方法纳米粉末收得率较高，约60％左右，可以实现工业化生产。

技术领域

本发明涉及电机转子铜合金材料技术领域，具体是涉及一种铜铁合金纳米粉末的制备方法。

背景技术

纳米粉末的制备方法一般分为机械法、物理法和化学法。

1)机械法：指用机械力将大块固体破碎成所需粒径的加工方法，一般的机械法有研磨、冲击、气流、超声等方法，这些方法工艺简单，可以制备一些常规方法难以获得的纳米粉末，但是缺点就是分级太难，所制备的纳米粉末表面和界面容易受到机械破碎过程的污染而限制了使用。

2)物理法：指在粉末的制备过程中不发生化学变化，一般是通过高压、高热的方式使块体材料蒸发形成细微的气态粒子，冷凝在收集器上而得到纳米粉末，

3)化学法：指在粉末的制备过程中要发生化学变化，一般是通过氧化还原，水解等方式获得纳米粉末，如溶胶-凝胶法、激光诱导化学沉积法、高温水解法等，这种方法同样面临收集困难的问题。

4)电爆法：指通过高电压作用，使得在阳极和阴极之间的丝材瞬间气化爆炸，爆炸后的超细粉末在与保护气体碰撞过程中，冷却而形成纳米粉末的方法，该方法在制备纳米粉末方面具有独特的优点：能量转换率高，可以实现规模化工业生产。

铜铁合金材料的纳米粉末制备目前未见报道。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种铜铁合金纳米粉末的制备方法。

本发明的技术方案如下：

一种铜铁合金纳米粉末的制备方法，包括以下步骤：

A、铜铁合金丝材的制备

S1、配料：按百分含量计，原料中Fe元素的百分含量从5％到50％，其中Fe元素以CuFe母合金的形式加入；

说明：采用本公司自制的CuFe母合金，熔炼的合金Fe相才能完全融化，还可以降低熔炼温度，降低制造成本；而且可以使Fe相更加均匀弥散的分布于Cu基体中。

S2、真空熔铸：选择不含碳的坩埚，控制熔炼时的真空度р≤4Pa；真空浇注于水冷铜模之内，凝固成铜铁合金锭；

S3、拉拔制丝：将步骤S2的铜铁合金锭，经过多道次拉拔制备成Φ1.5mm丝材；

说明：多道次拉拔是指拉拔过程中，每道次小变形量进行，道次的次数以原始料锭的规格而定，如原始料锭的外径在Φ30mm时，拉拔到Φ1.5mm的规格，拉拔次数在15道次左右。

B、铜铁合金纳米粉末的制备

S1、抽真空：对电爆室进行抽真空，真空度低于5Pa；

S2、爆炸制粉：送丝机将制备的Φ1.5mm铜铁丝材送入电爆室的阳极和阴极之间，然后充入氩气进行保护及作为冷却剂备用，气体压力在0.2～0.4Mpa，释放3×10⁵V～5×10⁵V的高压电，丝材瞬间达到上万度的高温，气化后发生爆炸，与充入的氩气保护气发生碰撞后，迅速冷却成纳米范围的球型粉末；

说明：电压过低会导致爆炸能量不足，粉末粒径过粗，而且不均匀；电压过高成本过高，不是最经济的做法，所以选择3×10⁵V～5×10⁵V的电压是比较合适的；

S3、收集并分级：电爆生产的铜铁纳米粉末由真空泵抽至粉末收集装置内，进行分级后，真空包封。