[发明专利]一种弥散强化铜基复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种弥散强化铜基复合材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将铜盐溶液和氧化物增强体分散液混合配成主盐溶液；(2)对主盐溶液进行搅拌的同时滴入还原剂溶液进行反应，反应产物经洗涤干燥，得复合材料粉末；(3)对所述复合材料依次进行还原处理、等离子真空烧结，得到弥散强化铜基复合材料。本发明将增强体材料与铜盐溶液，通过分子级共混的方法制备出复合粉末，采用分子级共混可以实现增强体在铜基体中的均匀分散，并且易于控制增强体颗粒的粒径和调控增强体的含量，最终有利于改善其力学性能，一定程度上改善现有制备工艺的不足。

技术领域

本发明属于复合材料领域，尤其涉及一种高性能弥散强化铜基复合材料的制备方法。

背景技术

现在电接触材料最常用的触点材料为银基电接触材料和铜基电接触材料，传统的铜基电接触材料虽然具有优良的导电性能，但是存在随着温度的升高硬度下降幅度大、抗电弧烧损能力差、抗熔焊性能差等缺点。而银基电接触材料的材料成本很高，因此目前应用更多的是铜基电接触材料。为了提高铜基复合材料高温下的力学性能、抗电弧烧损能力差和抗熔焊性能，同时保留铜本身的优异物理性能，必须在铜基体中引入增强体以提高其在高温下性能的稳定性。弥散强化铜作为一种优异的高强、高导材料，使其成为铜基复合材料中最有应用前景的一种电接触材料。纳米级颗粒增强体对铜基体的弥散强化作用，使其具有高强度、高硬度、高导电率及高软化温度等特性，广泛应用于电器切换开关、触头材料、引线框架和转子材料等领域。

目前，国内外商业化弥散强化铜材料最为普遍的是氧化铝弥散强化铜基复合材料，主要工艺为内氧法和机械合金化法。内氧法工艺生产周期长，成本高，氧化铝颗粒粒径难以控制，并且氧气量和氧化时间难以控制，同时在生产过程对生产设备和工艺控制的要求很为严格；由于增强体颗粒和铜基体润湿性差，从而导致其在铜基体中存在偏析和聚集，偏析的增强体存在于铜基复合材料内部难以消除，容易造成裂纹和空洞对复合材料的力学性能产生不好的影响。机械合金化法则由于强化相粒度不够细、粒径分布广、杂质容易混入、难以混合均匀等缺点影响力学性能。因此，为了提高弥散强化铜的应用范围，关键在于寻找一种能改善增强体在铜基体中的分散性和含量的制备工艺改善材料的力学性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种弥散强化铜基复合材料的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种弥散强化铜基复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将铜盐溶液和氧化物增强体分散液混合配成主盐溶液；

(2)对主盐溶液进行搅拌的同时滴入还原剂溶液进行反应，反应产物经洗涤干燥，得复合材料粉末；

(3)对所述复合材料依次进行还原处理、等离子真空烧结，得到弥散强化铜基复合材料。

上述的制备方法，优选的，所述氧化物增强体分散液为纳米三氧化二铝分散液、纳米二氧化硅分散液、纳米氧化钇分散液、纳米氧化锆分散液、纳米二氧化钛分散液、纳米二氧化锡分散液和纳米二氧化铈分散液中的一种或几种的混合物。

上述的制备方法，优选的，所述氧化物增强体分散液中还包括氧化还原石墨烯分散液。利用氧化还原石墨烯巨大的比表面来吸附纳米氧化物，有利于改善铜或其氧化物的包覆状态。

上述的制备方法，优选的，所述氧化物增强体中的纳米氧化物和氧化还原石墨烯的纯度均为99.9％以上，氧化还原石墨烯厚度小于20nm。

上述的制备方法，优选的，步骤(1)中，所述主盐溶液中，铜盐和氧化物增强体的质量比为(85wt.％-99.9wt.％)：(0.1wt.％-15wt.％)。