[发明专利]一种生产Al2O3弥散强化铜合金粉体的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生产Al₂O₃弥散强化铜合金粉体的方法，尤其是涉及一种反应球磨法生产Al₂O₃弥散强化铜合金粉体的方法。

背景技术

Al₂O₃弥散强化铜复合材料是目前应用最广泛的弥散强化铜复合材料，不仅强度高，导电导热性和纯铜接近，而且有良好的抗高温软化、抗电弧侵蚀、高导电率和抗磨损能力。Al₂O₃弥散强化铜复合材料在国内面临着广阔的市场，现已应用在代替银基触头材料、连续铸钢结晶器、高强度电力线、电阻焊电极等方面。而Al₂O₃弥散强化铜合金粉体是制备Al₂O₃弥散强化铜复合材料所必需的原料，它的弥散效果的好坏直接影响着Al₂O₃弥散强化铜复合材料的性能。 弥散强化是指一种通过在均匀材料中加入硬质颗粒的一种材料的强化手段。弥散强化的实质是利用均匀弥散的超细微粒阻碍位错的运动从而提高材料在高温条件下的力学性能,其均匀弥散的第二相的强化作用既提高了材料的高温强度和硬度，又不会明显降低合金的导电性，从而使该材料具有良好的综合性能。

     目前，制备Al₂O₃弥散强化铜合金粉体工艺主要有机械合金化法、内氧化法、硝酸盐熔化法、共沉淀法等。机械合金化法是一种固态粉末处理工艺，采用该方法可用来制备陶瓷粒子增强金属基复合材料。这种方法是在1970年由Benjamin首先提出的。其基本原理是将所需粉末置于高能球磨机中球磨，球磨过程中粉末反复受到强烈塑性变形、冷焊和破碎，形成尺寸较为平均的颗粒。机械合金化法制备Al₂O₃弥散强化铜合金粉体的方法为Cu粉和Al₂O₃ 粉加入到高能球磨机内球磨一段时间，球磨过程中粉末反复受到强烈塑性变形、冷焊和破碎，形成第二相分布均匀的粉末，再经氢气还原后可得Al₂O₃弥散强化铜合金粉体。此方法具有工艺简单，成本低等优点，但存在一定的缺陷，即在球磨过程中避免不了Al₂O₃ 粉末的团聚，存在着颗粒较大的Al₂O₃ 粉末；内氧化法是目前商业化生产Al₂O₃弥散强化铜合金粉的主要方法之一，内氧化是指在合金氧化过程中，氧溶解到合金相中，并在合金相中扩散，合金中较活泼的组元与氧反应，在合金内部生成氧化物颗粒的过程。内氧化法的制备工艺为：熔炼Cu-Al合金熔体，然后雾化制粉；将制得的粉末与氧化剂（CuO或Cu₂O微细粉末）相混合，然后在1073～1223K的高温下，对混合料进行内氧化处理，在这一过程中，氧化剂发生分解，生成的氧扩散到Cu-Al合金粉末的颗粒中，其中Al被优先氧化；待Al氧化完后，将粉末在还原气氛中加热除去其中多余的氧，从而获得在Cu基体上均匀分布Al₂O₃颗粒的复合粉体。此方法可以得到细小弥散分布的Al₂O₃粒子，生成的Al₂O₃ 粒子具有较高的热力学稳定性，所得材料性能较高，但采用此方法存在氧化时间长、工艺复杂、成本较高等问题，而且内氧化过程是氧向金属内部扩散的过程，如果Cu-Al合金中Al含量超过1wt%时，形成的氧化铝为连续致密的膜，从而阻碍氧原子继续向颗粒内部扩散，导致氧化不彻底。

发明内容