[发明专利]一种新型Si3N4颗粒增强金属Cu基复合材料及制备方法

说明书

本发明涉及金属Cu基复合材料技术领域，且公开了一种新型Si₃N₄颗粒增强金属Cu基复合材料及制备方法，包括以下重量份数配比的原料：3份的球形纳米Cu粒子、20～30份的微米级球形Si₃N₄颗粒、10～20份聚甲基丙烯酸甲酯、60～70份的微米级球形铜粉。本发明解决了目前Si₃N₄颗粒增强金属Cu基复合材料中，复合两相界面之间，存在的润湿性能差与分布不均匀的技术问题。

技术领域

本发明涉及金属Cu基复合材料技术领域，具体为一种新型Si₃N₄颗粒增强金属Cu基复合材料及制备方法。

背景技术

Cu基复合材料强度高、导电性和导热性与纯铜相近，具有良好的抗电弧浸蚀和抗磨损能力，是一种具有广阔应用前景的新材料，由于其在力学性能、摩擦磨损性能等方面都有不同程度的改善，从而成为金属基功能复合材料研究的热点之一。随着航空航天、机械及电子工业的发展，对这类具有高导电、高导热和高强度特性的复合材料的需求越来越迫切。

目前Cu基复合材料所采用的增强体主要为氧化物、碳化物及硼化物等陶瓷颗粒，如Al₂O₃、SiC、Cr₂O₃、TiB₂、SiO₂、AlN、TiN等，而对其他种类陶瓷颗粒增强体的研究和应用较少。氮化物陶瓷颗粒Si₃N₄作为新型陶瓷材料，其特点是机械强度高，硬度接近于刚玉，有自润滑性，耐磨。采用氮化硅颗粒对Cu进行增强，可以有效改善Cu的机械强度尤其是高温强度，从而提高复合材料的使用温度，同时不会显著降低其导热性和导电性能。并且Si₃N₄颗粒的加入显著降低了复合材料的密度。

但是，在复合材料的制备过程中，Si₃N₄颗粒与金属Cu存在严重的界面不相容，使得金属Cu基体与Si₃N₄陶瓷颗粒增强相之间的结合力不强，且Si₃N₄颗粒发生团聚作用，使得Si₃N₄颗粒难以均匀分布在金属Cu基体中，这些因素降低了Si₃N₄颗粒增强金属Cu基复合材料的综合性能。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种新型Si₃N₄颗粒增强金属Cu基复合材料及制备方法，解决了目前Si₃N₄颗粒增强金属Cu基复合材料中，复合两相界面之间，存在的润湿性能差与分布不均匀的技术问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种新型Si₃N₄颗粒增强金属Cu基复合材料，包括以下重量份数配比的原料：3份的球形纳米Cu粒子、20～30份的微米级球形Si₃N₄颗粒、10～20份聚甲基丙烯酸甲酯、60～70份的微米级球形铜粉。

优选的，所述球形纳米Cu粒子的平均粒径在40～100nm范围内。

优选的，所述微米级球形Si₃N₄颗粒的平均粒径为29um，所述微米级球形铜粉的平均粒径为50um。

一种新型Si₃N₄颗粒增强金属Cu基复合材料的制备方法，包括以下步骤：