[发明专利]粉末冶金法制备铜基复合材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及铜基合金材料，具体说是粉末冶金法制备铜基复合材料的方法。

背景技术

铜及铜合金是应用最早的金属材料之一，被广泛用于机械制造、运输、建筑、电气、电子等工业部门；其中电气电子工业耗铜量较大，主要用于制造电线、通讯电缆等。铜及铜合金一般无磁性，具有良好的可焊接性能、抛光性能和表面处理性能等。而在铜中掺镍能显著提高耐蚀性、强度、硬度、电阻，并降低电阻率温度系数。

粉末冶金技术是用金属粉末或金属粉末与非金属粉末混合料经过成形和烧结制取金属材料、复合材料以及各种类型制品的技术，其是一种无切屑或少切屑的加工方法，金属利用率几乎达到100%，具有生产率高、材料利用率高等优点。而铜基粉末冶金材料由于承载能力、抗腐蚀和抗磨损能力较强，被用于制备锁体、照相机快门机构、齿轮、凸轮等。但现有利用粉末冶金技术制备的铜基材料硬度和强度不够，影响材料的使用性能。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种可制备硬度较大、强度较高的铜基复合材料的方法。

本发明采用的技术方案为：粉末冶金法制备铜基复合材料的方法，其包括以下步骤：

（1）将铝粒置于加热炉中，铝粒溶解后加入铜粒和镍粒进行熔炼，待溶清后捞净浮渣，得到合金液；

（2）将合金液滴落至高速旋转的紫铜轮表面甩出，冷却得到合金带；

（3）将合金带浸泡在盐酸中，然后洗涤、干燥；

（4）裁剪干燥后的合金带，再球磨，得到合金粉；

（5）将上述合金粉置于挤压模具中，再通过挤压机挤压成型，得到铜镍铝合金材料；

（6）再对上述铜镍铝合金材料进行烧结和热处理。

作为优选，在铝粒、铜粒和镍粒中，镍的含量为10wt%，铝的含量为1—2 wt %，余量为铜。

作为优选，挤压成型在保护气氛中进行，压力为1000—1200MPa。

作为优选，热压烧结时，先以280—320℃的温度烧结20—30s，然后以500—600℃温度烧结40—60s，再以650—700℃温度烧结20—30s。

作为优选，热处理依次采用固溶、冷压变形和时效处理。

作为优选，固溶处理的温度为650—700℃，时间为10—12min。

作为优选，冷压变形处理的冷压变形量为30—35%。

作为优选，时效处理的温度为300—350℃，时间为2—3h。

作为优选，球磨时间为18—22h，球料比为4.5：1

从以上技术方案可知，本发明通过旋转的紫铜轮将合金液甩出，可使合金液快速冷却，保证金属在高温阶段停留时间较短，合金元素来不及扩散，从而细化组织，降低偏析；同时，本发明通过粉末冶金法制备的铜基合金材料具有较高的硬度和强度。

具体实施方式

下面将详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

粉末冶金法制备铜基复合材料的方法，其包括以下步骤：

以铝、铜、镍粒为原料，并按镍的含量为10wt%、铝的含量为1—2 wt %、余量为铜进行配料；然后将铝粒置于感应加热炉中，铝粒溶解后加入铜粒和镍粒进行熔炼，待溶清后捞净浮渣，得到合金液；将合金液滴落至高速旋转的紫铜轮表面甩出，冷却得到合金带；将合金带浸泡在10%的盐酸中数分钟，以除去合金带表面的氧化层，并经多次蒸馏水漂洗和无水乙醇清洗后，再在真空干燥箱内烘干；裁剪干燥后的合金带，再球磨，得到合金粉；球磨时间为18—22h，球料比为4.5：1。