[发明专利]一种溶胶凝胶法制备氧化铝弥散强化铜的方法

说明书

技术领域

本发明属于粉末冶金技术领域，尤其涉及一种溶胶凝胶法制备氧化铝弥散强化铜的方法。

背景技术

氧化铝弥散强化铜是一类具有优良综合物理性能和力学性能的功能材料，兼具有高强高导性能和良好的抗高温软化能力。弥散强化铜的出现，丰富了铜合金的种类，同时也极大地扩大了其使用的范围，被广泛用于电阻焊电极、电触头材料、灯丝引线等领域。弥散相粒子以纳米级尺寸均匀弥散分布于铜基体内，那么即使在接近铜基体熔点的高温下也不会溶解或粗化，可以有效地阻碍位错运动和晶界滑移，进而改善材料的性能。

目前生产弥散铜的方法是内氧化法，其技术牢牢掌握在美国、日本等国家，该产品生产工艺处于严格保密中。在国内，该产品的制备方法仍然存在着氧化铝分布不均匀、工序复杂等一系列问题。本发明开发了一种纳米氧化铝均匀分布的氧化铝弥散强化铜的制备方法。

发明内容

本发明针对上述现有技术存在的不足，提供一种溶胶凝胶法制备氧化铝弥散强化铜的方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种溶胶凝胶法制备氧化铝弥散强化铜的方法，步骤如下：

(1)制备溶胶：将异丙醇铝与蒸馏水按照体积比为1：10-70混合，在75-95℃的水浴中加热0.5-2h进行水解，加入胶溶剂使得混合液的pH为6.2-8.6，沉淀成胶，得到透明的勃姆石溶胶；

(2)球磨：将步骤(1)的勃姆石溶胶和铜粉依次转移至真空球磨罐中，行星球磨机转速为35-335rpm，球料比3：1，球磨4-16h；

(3)真空干燥：将步骤(2)球磨好的物料转移至真空干燥箱中，在80-120℃条件下干燥4-20h，得到混合均匀的物料；

(4)致密性烧结：将步骤(3)的混合物料装入石墨模具中，转移至真空热压炉中进行烧结，在温度为750-1000℃、压力为50-450kgf/cm²的条件下保温烧结0.5-15h，制得氧化铝弥散强化铜。

其中，步骤(1)中所述的胶溶剂为浓度为65-68％的硝酸。

步骤(2)中所述的铜粉粒径为20-300μm。

本发明的有益效果是：

本发明利用异丙醇铝水解与聚合的原理，借助水浴加热和胶溶剂，得到勃姆石溶胶，将其与铜粉进行混合球磨、真空干燥，得到氧化铝的前驱体与铜粉的混合物料，这样既可以避免氧化铝颗粒发生团聚现象，又可以改善氧化铝粒径分布。采用热压烧结，既可以促进氧化铝的烧结与相变过程，又可以完成氧化铝与基体的烧结；将烧结与压制两个工序一并完成，可以缩短工序，增强烧结动力，得到致密度高、晶粒细小的纳米级弥散相氧化铝分布均匀的铜合金，其中弥散相能有效地阻碍位错运动和晶界滑移，使得材料具有优异的抗高温软化性能、高导电性、韧性，从而达到改善材料的目的。

具体实施方式

以下结合实例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

一种溶胶凝胶法制备氧化铝弥散强化铜的方法，步骤如下：

(1)制备溶胶：将异丙醇铝与蒸馏水按照体积比为1：35混合，在85℃的水浴中加热1.5h进行水解，逐滴加入65％的硝酸，直至混合液的pH为6.7，沉淀成胶，得到溶胶；

(2)球磨：将步骤(1)的溶胶和粒径60μm的铜粉依次转移至真空球磨罐中，行星球磨机转速为150rpm，球料比3:1，球磨10h；

(3)真空干燥：将步骤(2)球磨好的物料转移至真空干燥箱中，在90℃条件下干燥8h，得到混合均匀的物料；

(4)致密性烧结：将步骤(3)的混合物料装入石墨模具中，转移至真空热压炉中进行烧结，在温度为850℃、压力为250kgf/cm²的条件下保温烧结4h，制得氧化铝弥散强化铜。

实施例2

一种溶胶凝胶法制备氧化铝弥散强化铜的方法，步骤如下：

(1)制备溶胶：将异丙醇铝与蒸馏水按照体积比为1：50混合，在75℃的水浴中加热2h进行水解，逐滴加入65％的硝酸，直至混合液的pH为6.3，沉淀成胶，得到溶胶；

(2)球磨：将步骤(1)的溶胶和粒径40μm的铜粉依次转移至真空球磨罐中，行星球磨机转速为100rpm，球料比3:1，球磨12h；

(3)真空干燥：将步骤(2)球磨好的物料转移至真空干燥箱中，在80℃条件下干燥20h，得到混合均匀的物料；