[发明专利]一种Al2O3弥散强化铜基复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于铜基复合材料技术领域，尤其涉及一种Al₂O₃弥散强化铜基复合材料的制备方法。

背景技术

弥散强化铜合金是在铜基体中引入热稳定性高、颗粒细小且呈弥散分布的氧化物粒子，通过阻碍位错运动，抑制再结晶，从而在不明显降低材料导电性的基础上，大幅提高铜基体高温强度的一种复合材料，通常称为“弥散强化铜基复合材料”。此类材料由于具有高的导热率和导电率以及优良的高温性能和抗蚀性能，被广泛应用于微波器件、焊接电极、集成电路引线框架、转换开关、触头材料等方面。常见的氧化物粒子有Al₂O₃、Cr₂O₃、Zr₂O₃、SiO₂、TiO₂、MgO、CaO等，其中又以Al₂O₃最为常用。弥散强化铜合金的制备方法主要有：粉末冶金法、机械合金化法、复合电沉积法、混合铸造法、共沉淀法、溶胶-凝胶法、反应喷射沉积法、内氧化法等，其中内氧化法是目前规模化生产弥散强化铜合金的较佳方法。内氧化法又可分为：粉末内氧化法和薄板内氧化热挤压法。粉末内氧化法的工艺流程为：熔炼Cu-Al合金→水雾化或N₂雾化法制备Cu-Al合金粉末→Cu-Al合金粉末与Cu₂O粉末混合→混合粉末内氧化→用H₂除去残余氧→热压、烧结→热挤压成型。薄板内氧化热挤压法的工艺流程为：熔炼Cu-Al合金→热轧或冷轧法制备Cu-Al合金薄板→合金薄板内氧化→内氧化薄板真空包套封装→热挤压成型。可见，粉末内氧化法需要粉末雾化设备以及真空烧结设备，存在工艺复杂、生产成本高等问题；而薄板内氧化热挤压法在制备薄板状弥散强化铜合金材料时可省去真空包套封装和热挤压成型，工艺简单，但在制备块状弥散强化铜合金材料时，在后续工艺过程中需进行真空包套封装。真空包套封装效率较低，同样使该方法存在生产成本高的问题。

现有技术中，专利CN 101956094 B公开了一种通过掺杂微量金属元素并利用粉末内氧化法来制备高强高导弥散强化铜合金，该方法采用的是粉末内氧化法，生产周期长，工艺复杂，且用该方法制备出的铜合金在材料的致密性上可能存在问题。专利CN 101121974 B公开了一种利用薄板内氧化制备Cu-Al₂O₃合金的方法，该方法是薄板内氧化热挤压法，与粉末内氧化法相比，取消了粉末制备过程，工艺流程相对简单；但利用该方法制备块状合金时，需利用包套对内氧化后的薄板进行真空包套封装，效率较低，不利于规模化生产，且在制备的块状材料中易存在薄板界面结合较差的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有高致密度、高强度、高导电性的Al₂O₃弥散强化铜基复合材料的制备方法，该制备方法工艺简单、生产周期短、生产效率高。

为实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：

一种Al₂O₃弥散强化铜基复合材料的制备方法，包括下列步骤：

1)合金熔炼：熔炼Cu-Al合金，并浇铸成合金铸锭；

2)合金薄板轧制：将步骤1)所得合金铸锭先热锻，后热轧成坯料，再冷轧成合金薄板，冷轧过程需经中间退火；

3)合金薄板内氧化：将步骤2)所得合金薄板埋入由Cu₂O、Cu、Al₂O₃组成的混合粉末中进行内氧化，得内氧化薄板；

4)内氧化薄板重熔：将步骤3)所得内氧化薄板重新熔炼后浇铸，即得Al₂O₃弥散强化铜基复合材料。

步骤1)中，所述的Cu-Al合金是在纯Cu基料中加入质量百分数为0.15％～0.50％的Al。

步骤2)中，所述热锻和热轧的温度是700℃～900℃。始锻和始轧温度900℃，终锻和终轧温度700℃。

步骤2)中，所述的中间退火是当坯料厚度每减少30％，进行一次中间退火，退火温度为450℃，保温时间为1.5h。

步骤2)所得合金薄板厚度是0.5mm～1.5mm。Al含量越高，合金薄板厚度最好越薄。