[发明专利]一种电铸制备钨弥散强化铜复合材料的方法

说明书

本发明提供了一种电铸制备钨弥散强化铜复合材料的方法，属于铜基复合材料制备领域。工艺步骤包括配置含铜和钨的镀液，将电极片进行处理，随后经过调节合适的电铸工艺参数，将含铜和钨的离子沉积到经过特定处理的阴极片上，最后将铸层脱离得到钨颗粒分布均匀、尺寸细小的块体铜钨复合材料。本发明可通过调节电铸参数和镀液成分控制复合材料的成分配比、微观组织、力学性能等。本发明技术具有制备流程短、成分连续可控、颗粒细小均匀的特点，纳米级钨颗粒可以大幅度提升铜合金的力学性能，并保持优良的导电导热性能，在电子封装材料、电极材料、电接触材料等应用中具有广阔的前景。

技术领域

本发明属于铜基复合材料制备技术领域。涉及一种电铸制备钨弥散强化铜复合材料的方法。

技术背景

铜是人类最早开发利用的金属之一。铜合金具有导电导热性好、可加工性好等优点，因此在电力、运输、能源能领域得到了广泛的应用。随着科学技术的进步，对于新型铜基复合材料的需求不断增长，对其综合性能的要求也日益严格。传统的纯铜与固溶强化铜合金难以兼顾强度和导电导热性能两方面。颗粒强化铜基复合材料具有强度高、高温稳定性好、导电导热性能优异等特点，因此在未来有着广阔的应用前景。

钨弥散强化铜复合材料兼具有钨的熔点高、高硬度和铜的导电导热性好的特点。广泛应用于各类耐高温材料、高压电工材料、电子封装材料等领域。钨与铜两相的混合形成焓高达32kJ/mol，极难在铜基体中固溶，因此钨作为强化相可以有效避免固溶元素影响铜合金的导电导热性能。但其极高的混合形成焓也使得钨弥散强化铜复合材料无法通过传统熔炼方法制备，因此需要开发新型制备方法解决其问题。目前，研究者已公开多种方法进行钨弥散强化铜复合材料的制备，专利CN201611158950.2、CN200710118440.7、CN201810058741.3中通过熔渗法、共沉淀法、溶胶凝胶法等方法制备钨弥散强化铜复合材料。但已公开的方法主要通过粉末作为前驱体，后续成型烧结工艺复杂、成本高。而熔渗法以钨作为骨架，仅能制备高钨含量的钨弥散强化铜复合材料，不能用于铜基复合材料的制备。因此亟需开发更先进的制备工艺，满足新一代高性能钨弥散强化铜复合材料生产的需求。

电铸法是电化学合成方法的一种，主要通过金属盐在电镀槽中的电解，在阴极表面均匀的电镀上金属层，随后将镀层与阴极分离获得成型的金属材料。电铸具有生产效率高、组织均匀细小，厚度可控、易于制备复杂形状构件等优点。通过调节电铸参数和镀液成分，可以实现多组元材料成分的连续调控。当前在专利CN201010575369.7和已有文献中公开了电镀方法制备纯铜涂层或纯钨涂层的方法，但尚未有电镀钨弥散强化铜复合材料的报道，也未见电铸法制备钨弥散强化铜复合材料的相关报道。

本发明提供的制备方法将反应物原料溶于镀液当中，可以实现多组元的离子级别均匀混合。通过调节阴极的形状和电铸参数，可以精确控制最终成品构件的形状和厚度。本方法中构件实现了一次成型，省去了传统方法中后续高温烧结和加工步骤，具有生产效率高、能源消耗低、成品精度高、一次成型无废料等优点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电铸制备钨弥散强化铜复合材料的方法。本发明以可溶性铜盐与可溶性钨酸盐为原料，镀液中的铜离子和钨酸根离子被电解，使纯铜和纯钨金属在阴极沉积，从而形成钨铜复合镀层。待电铸过程结束，经清洗烘干并脱模后完成成品制备。

为实现本发明的技术方案，具体方案包括以下步骤：

1)配制镀液：按比例将可溶性铜盐、可溶性钨酸盐溶解于去离子水中。同时加入柠檬酸钠，十二烷基硫酸钠，搅拌至完全溶解后待用。

2)电极片前处理：电铸前对阴极和阳极片进行打磨、除油、水洗、酸活化、再水洗等，保证阴极和阳极的基体的清洁度。

3)电铸过程：将阳极和阴极放入充满镀液的镀槽中，其中阳极为铜板，阴极为所需形状的钛材料构件。随后开启电源进行电铸。在电铸过程中不断调节pH值直至电铸完成。