[发明专利]一种纳米氧化铝/铜复合增强相的制备方法

说明书

本发明涉及一种纳米氧化铝/铜复合增强相的制备方法，属于粉末冶金技术和复合材料制备技术领域。本发明所述方法为配制铜盐和铝盐的混合溶液，采用喷雾热解和还原煅烧的方法获得结合紧密，均匀细小的纳米级球形氧化铝/铜复合增强相，该复合增强粉体可以有效用于增强金属基复合材料。本发明所述方法具有工序简单、操作方便、生产过程连续、产能大、生产效率高等特点，制备的氧化铝/铜复合增强相为纳米级的尺寸，并且铜和氧化铝分散均匀，其中氧化铝和铜的摩尔比例可以通过调整溶液的浓度进行调控。

技术领域

本发明涉及一种纳米氧化铝/铜复合增强相的制备方法，属于粉末冶金技术和复合材料制备技术领域。

背景技术

铜及铜基复合材料因具有良好的导电性、导热性、耐腐蚀性和优良的工艺性以及容易回收而作为功能材料得到广泛应用。但铜基导电、导热复合材料在通常情况下，其电导率高则强度低，而提高其强度则会损失电、热性能。为在保证材料的电、热性能前提下改善其力学性能，尤其是热稳定性，一种有效的方法是采用弥散增强体（如氧化铝颗粒）来对铜基体进行强化。

目前制备Al₂O₃颗粒弥散强化铜基复合材料主要采用常规粉末冶金法，机械合金化法，溶胶-凝胶法和内氧化法。常规粉末冶金法工艺成熟，但由于按常规方法难以制得纳米级的Al₂O₃粉，不能同时实现Al₂O₃粒子的细化与分布均匀化。而粗大的Al₂O₃颗粒会限制Al₂O₃/Cu复合材料性能的提高。机械合金化法得到的晶粒尺寸较大而且生产控制困难，溶胶-凝胶法工艺过程容易控制，制得的材料性能较好，目前仍处于试验阶段，内氧化法工艺过程复杂，技术参数难度大，制造成本高。

喷雾热分解将各种金属盐按照制备复合型粉末所需的化学计量比配成前驱体溶液，经雾化器雾化后，由载气带入高温反应炉中，在反应炉中瞬间完成溶剂蒸发、溶质沉淀形成固体颗粒、颗粒干燥、颗粒热分解、烧结成型等一系列的物理化学过程，最后形成超细粉末。原料在溶液状态下混合，可保证组分分布均匀，而且工艺过程简单，组分损失少，可精确控制化学计量比，尤其适合制备多组分复合粉末。微粉由悬浮在空气中的液滴干燥而来，颗粒一般呈规则的球形，而且少团聚，无需后续的洗涤研磨，保证了产物的高纯度，高活性。整个过程在短短的几秒钟迅速完成，因此液滴在反应过程中来不及发生组分偏析，进一步保证组分分布的均一性。

因此，本发明采用喷雾热解和还原煅烧相结合的方法制备氧化铝/铜复合增强相。

发明内容

本发明的目的为针对现有技术存在的问题，提供一种喷雾热分解制备纳米氧化铝/铜复合增强相的方法，以铜盐和铝盐混合溶液为前驱液，采用喷雾热分解的方法获得均匀细小的氧化铝/氧化亚铜的复合粉末，在高温条件下，利用还原煅烧的方式获得细小均匀的纳米级氧化铝/铜复合增强相。

一种纳米氧化铝/铜复合增强相的制备方法，具体步骤如下：

（1）铜盐和铝盐混合溶液的配置：将称量的铜盐和铝盐加入装有去离子水的容器中，室温条件下，通过搅拌配制成铜盐和铝盐的混合溶液，混合溶液中铜盐的摩尔浓度为0.001mol/L~饱和浓度，铝盐的摩尔浓度为0.001mol/L~饱和浓度；

（2）铜盐/铝盐混合溶液喷雾热解：将管式炉加热升温到一定的温度，将步骤（1）所得混合盐溶液倒入到雾化器中，将雾化产生的小液滴通入到管式炉中进行喷雾热分解反应，然后收集得到氧化铝/氧化亚铜复合粉末；

（3）氧化铝/氧化亚铜还原煅烧：将步骤（2）所得复合粉末装入舟皿中，然后放入管式炉中，在弱还原性气氛中还原煅烧获得氧化铝/铜复合增强相。

本发明步骤（1）中铜盐为醋酸铜、硝酸铜、硫酸铜、氯化铜中的一种或几种按任意比混合，铝盐为硝酸铝、硫酸铝，氯化铝中的一种或几种按任意比混合。