[发明专利]一种多步法原位合成硼化钛-硼化锆复相陶瓷增强铜基复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种多步法原位合成TiB₂‑ZrB₂复相陶瓷增强铜基复合材料及其制备方法和应用。本发明提供的复合材料包括原位合成的TiB₂‑ZrB₂复相陶瓷增强相、铜基体相和包覆于所述TiB₂‑ZrB₂复相陶瓷增强相表面的镍润湿相，表面包覆镍润湿相的TiB₂‑ZrB₂复相陶瓷增强相分散于铜基体相的内部和表面。本发明提供的复合材料具有优异导电性能和硬度性能，且增强相分布在基体相的表面或内部，将其作为点焊电极应用时，即使修磨对点焊电极的寿命也几乎无影响。

技术领域

本发明属于金属基复合材料技术领域，特别涉及一种多步法原位合成TiB₂-ZrB₂复相陶瓷增强铜基复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

汽车生产过程中离不开电阻点焊，生产客运汽车需要焊3000点/辆，生产轿车则需要7000～12000点/辆；点焊一点的成本按5美分计算，客运汽车的点焊成本达到150美元，轿车的点焊成本则达到350～600美元，占车辆生产成本的1/2～3/4，这促使人们不断研究新的点焊电极材料，以降低汽车生产过程中点焊的成本。

点焊过程中，点焊电极在机械力和热的作用下，不可避免的会发生塑性变形，点焊电极发生塑性变形后，会导致电流密度降低，减少电流产生的焦耳热，最终影响焊点质量，因此，塑性变形成为点焊电极失效的主要因素之一。为抑制点焊电极的塑性变形，延长其使用寿命，研究者将具有增强材料耐磨性能作用的组分应用于点焊电极材料的制备。目前已有将TiC、TiB₂和ZrB₂等增强相涂覆于铜基体表面的复合材料，该类材料一定程度上提高了电焊电极材料的耐磨性，但点焊电极使用过程中会产生一定的变形，需要修磨，点焊电极一旦修磨，涂覆于铜基体表面的增强相受损就无法继续发挥其原来的增强作用。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种多步法原位合成TiB₂-ZrB₂复相陶瓷增强铜基复合材料及其制备方法和应用，本发明提供的多步法原位合成TiB₂-ZrB₂复相陶瓷增强铜基复合材料的耐磨性不受修磨的影响。

为实现以上目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种多步法原位合成TiB₂-ZrB₂复相陶瓷增强铜基复合材料，包括TiB₂-ZrB₂复相陶瓷增强相、铜基体相和包覆于所述TiB₂-ZrB₂复相陶瓷增强相表面的镍润湿相，表面包覆镍润湿相的TiB₂-ZrB₂复相陶瓷增强相分散于铜基体相的内部和表面。

优选地，所述TiB₂-ZrB₂复相陶瓷增强相、铜基体相的质量比为1：48～50。

本发明还提供了一种多步法原位合成TiB₂-ZrB₂复相陶瓷增强铜基复合材料的制备方法，包括以下步骤:

1)将钛单质、锆单质和硼单质进行球磨，得到TiB₂-ZrB₂复相陶瓷前驱体；

2)在所述TiB₂-ZrB₂复相陶瓷前驱体的表面进行化学镀镍，得到镍润湿增强颗粒；

3)将所述镍润湿增强颗粒与铜源混合球磨，得到球磨混合料；

4)对所述球磨混合料进行冷压，得到压坯；

5)将所述压坯在无氧气氛中进行烧结，得到烧结体；