[发明专利]一种3D打印高致密弥散强化铜零件的方法

说明书

本发明涉及金属粉末制造复合材料制品技术领域，具体是涉及一种3D打印高致密弥散强化铜零件的方法，在不使用机械破碎工艺的前提下，通过制备CuAl纳米粉末→制备CuO纳米粉末→脉冲磁致振荡下内氧化的工艺制备出粒径小、球形度高的弥散强化铜粉末，并以该弥散强化铜粉末为基础通过3D打印的方法制备出高致密弥散强化铜零件，解决了传统弥散强化铜粉末制备工艺中复杂构件难成型，成品致密度低、电学性能差的问题，因此具有实际意义。

技术领域

本发明涉及金属粉末制造复合材料制品技术领域，具体是涉及一种3D打印高致密弥散强化铜零件的方法。

背景技术

氧化物弥散强化铜具有强度高、导电和导热性能优良、耐磨、软化温度高等特点，因此广泛应用于电阻焊电极、现代电子信息、能源产业发展等关键领域材料中。

弥散强化铜目前工业化生产采用粉末冶金法进行生产，由于工艺原因，致密度只能达到理论密度的98%左右，制品内会有一定的孔隙存在。而粉末的细化对粒子的弥散分布程度具有十分重要的作用：强化相粒子粉末的颗粒越小，其在铜基体中的分布就要越均匀，相应的弥散强化效果就越明显。

综上，传统的弥散强化铜材料制备工艺存在：复杂构件难成型，成品致密度低、电学性能差的问题；因此，本发明设计了新的制备工艺以期解决上述问题。

发明内容

为了实现以上目的，本发明提供了一种3D打印高致密弥散强化铜零件的方法，在不使用机械破碎工艺的前提下，制备出粒径小、球形度高、适用于3D打印的弥散强化铜粉末，并以该弥散强化铜粉末为基础制备出高致密弥散强化铜零件，其中技术方案如下：

本发明设计的利用金属粉末3D打印高致密弥散强化铜的制备方法，具体包括以下步骤：

S1、制备CuAl纳米粉末

使用还原法制备粒径范围为18~20 nm的CuAl纳米粉末；

S2、制备CuO纳米粉末

使用沉淀-热解法制备粒径范围为13~17 nm的CuO纳米粉末；

S3、内氧化

将所述步骤S1制备的CuAl纳米粉末和步骤S2制备的CuO纳米粉末混合得到混合粉末，使得按重量份数计，混合粉末中CuAl纳米粉末1份，CuO纳米粉末1.5~1.6份；内氧化处理所述混合粉末，内氧化的同时使用冲磁致振荡处理混合粉末，直至内氧化完成；所述内氧化温度为750~850℃，时间为1~2 h；

S4、还原

将经过步骤S3处理后的混合粉末在350~450℃下，使用氢气还原2~3 h，之后筛分出粒径范围为2~12 μm的弥散强化铜粉末；

S5、3D打印

以步骤S4制备的弥散强化铜粉末为基材，使用3D打印技术制备弥散强化铜零件；

S6、热等静压处理

对步骤S5制备的弥散强化铜零件切割后，在温度为700~900℃、压强为0.2~0.4MPa的条件下，热等静压处理所述弥散强化铜零件，得到高致密弥散强化铜零件。

其中，所述步骤S1中CuAl纳米粉末的制备方法具体包括以下步骤：

S1-1、准备作为溶质的硝酸铜、异丙醇铝，以及作为溶剂的无水乙醇和去离子水；

S1-2、取步骤S1-1中准备的硝酸铜溶于无水乙醇，80℃水浴搅拌1 h，得到硝酸铜浓度为8~11 mol/L的第一溶液；取异丙醇铝溶于去离子水中，45℃水浴搅拌1 h，得到异丙醇铝浓度为0.1~0.2 mol/L的第二溶液，使用硝酸调节pH为3.8~4；