[发明专利]一种弥散铜-铜叠层复合材料的粉末冶金制备方法

说明书

本发明公开一种弥散铜‑铜叠层复合材料的粉末冶金制备方法，所述方法包括以下步骤：(1)原料准备：所用原料为铜粉、内氧化Cu‑Al₂O₃粉。(2)冷压成形：采用冷压模具，首先平铺一层铜粉，压实；再平铺一层Cu‑Al₂O₃粉末，压实；再平铺一层铜粉，压实；再平铺一层Cu‑Al₂O₃粉末，压实；如此类推。(3)烧结：将冷压坯在真空或还原性气氛中烧结，烧结温度为800‑1050℃，时间为0.5‑6h。该方法能够提高氧化铝弥散强化铜材料的塑性变形能力，同时保持其良好的导电导热性能，解决该材料在Al₂O₃含量较高时，在变形过程中容易产生裂纹的问题。

技术领域

本发明属于金属基复合材料领域。具体涉及一种弥散铜-铜叠层复合材料的粉末冶金制备方法。

背景技术

氧化铝颗粒强化铜材料具有良好的强度、导电性、导热性等特性。因Al₂O₃颗粒与铜基体的润湿性较差，采用Al₂O₃颗粒与铜粉混合进行粉末冶金制备的方法所得到的复合材料性能较差。因此目前一般采用成本更高、工艺更复杂的内氧化法制备氧化铝颗粒强化铜材料。内氧化法所得的材料Al₂O₃颗粒细小弥散、分布均匀，性能良好，称为弥散铜材料，可用于电极材料、电触头材料、引线框架等各类电气工程领域。但该材料在Al₂O₃含量较高时，塑性成形能力较差，在挤压、轧制等变形过程中容易产生裂纹，为使其具有良好的变形能力，同时保持其良好的导电导热特性，采用层状复合的方式对其进行改进。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中氧化铝弥散强化铜材料在Al₂O₃含量较高时，塑性成形性较差，在挤压、轧制等变形过程中容易产生裂纹的问题而提出的一种弥散铜-铜叠层复合材料的粉末冶金制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

(1)原料准备：所用原料为铜粉、内氧化Cu-Al₂O₃粉。铜粉包括电解铜粉或雾化铜粉，Cu-Al₂O₃粉中Al₂O₃的比例为1-4％。

(2)冷压成形：采用平底冷压模具，首先平铺一层铜粉，压实；再平铺一层Cu-Al₂O₃粉末，压实；再平铺一层铜粉，压实；再平铺一层Cu-Al₂O₃粉末，压实；如此类推，直到达到需要的厚度。

(3)热压烧结：将冷压坯在真空或还原性气氛中热压烧结，烧结温度为800-1050℃，时间为0.5-6h。

优选的，步骤(1)中的Cu-Al₂O₃粉，是通过以下方法制备得到：采用雾化制粉法制备Cu-Al合金粉末，其中Al的质量分数为0.5-2.2％。将Cu-Al合金粉末在空气炉中氧化，温度为250-450℃，时间为40-60h，得到CuO-Al₂O₃粉末。然后将合金粉末在650-900℃的氮气气氛炉中保温3-5h，制得Cu₂O-Al₂O₃粉末。然后在700-900℃的氢气气氛炉中保温1-4h，还原过量的氧，得到Cu-Al₂O₃粉末。

优选的，步骤(2)中的压实压力，为100-300MPa。

优选的，步骤(2)中，压实后每层的厚度在0.5-3mm之间，两种成分的厚度不一定相同。