[发明专利]高强度高孔隙率粉末冶金纯铜材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种高强度高孔隙率粉末冶金纯铜材料及其制备方法，制备得到的高强度高孔隙率粉末冶金纯铜材料的密度≤6.95g/cm³，孔隙率≥22％且压溃强度≥160MPa；并且在孔隙率为22～31％时，粉末冶金纯铜材料的压溃强度随其孔隙率的增大而提高，实现了在材料高孔隙率的同时提高强度的技术效果，具有强度高、成本低、工艺稳定等优点，适合于批量生产。

技术领域

本发明涉及粉末冶金技术领域，具体涉及一种高强度高孔隙率粉末冶金纯铜材料及其制备方法。

背景技术

成形和烧结是制备粉末冶金材料与零件的主要工艺流程，通过对生坯密度和烧结条件的控制可以制备出多孔或致密材料。高孔隙率材料，即多孔材料具有比重小、渗透性好、减震消音、比表面积大等优点，这些特点使得高孔隙率纯铜粉末冶金材料在工业过滤、电化学催化、机械轴承、电磁屏蔽等方面均有广泛应用，包括航空航天、化学化工、冶金、医药、建筑、3C等行业。

一般而言，材料的强度随孔隙率的增大而下降，A.E.Simone和L.J.Gibson于1995年发表的《THE Tensile Strength of Porous Copper Made by the GASAR Process》指出定向凝固纯铜材料而的屈服强度和拉伸强度随孔隙率的升高线性下降，但孔隙的分布和形貌同样可影响材料强度，L.J.Gibson和M.F.Ashby于1997年发表《Cellular SolidsStructure and Properties》指出材料孔隙的形貌不规则或分布不规则会导致强度的下降。低强度高孔隙率的粉末冶金纯铜材料在使用过程中容易失效断裂，造成安全隐患。

因此，如何获得一种孔隙球形度高的高强度高孔隙率的粉末冶金纯铜材料及其制备方法是现阶段急需解决的技术问题。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种高强度高孔隙率粉末冶金纯铜材料及其制备方法，该高强度高孔隙率粉末冶金纯铜材料的密度≤6.95g/cm³，孔隙率≥22％且压溃强度≥160MPa，实现了在材料高孔隙率的同时提高强度的技术效果。

为了实现上述目的，根据本发明的第一方面，提供了一种高强度高孔隙率粉末冶金纯铜材料。

该高强度高孔隙率粉末冶金纯铜材料的密度≤6.95g/cm³，孔隙率≥22％，压溃强度≥160MPa；并且在孔隙率为22～31％时，所述粉末冶金纯铜材料的压溃强度随其孔隙率的增大而提高。

为了实现上述目的，根据本发明的第二方面，提供了一种高强度高孔隙率粉末冶金纯铜材料的制备方法。

该高强度高孔隙率粉末冶金纯铜材料的制备方法包括以下步骤：

采用纯铜粉为原料，并对所述纯铜粉进行模压成形，得到生坯；所述生坯的密度为7.8～8.3g/cm³；

对所述生坯在还原气氛下烧结处理，得到所述高强度高孔隙率粉末冶金纯铜材料。

进一步的，所述纯铜粉为电解铜粉、雾化铜粉或还原铜粉；所述纯铜粉的铜含量≥99.5％，所述纯铜粉的粒径≤150μm。

进一步的，所述模压成形方式为冷压成形或温压成形；压制压强为500～800MPa。

进一步的，所述还原气氛烧结处理的工艺条件为：先以5～10℃/min升温至500～700℃，然后以1～5℃/min升温至1000～1080℃，保温1～4h后自然冷却。

进一步的，所述还原气氛烧结处理的还原气体包括但不限于纯氢气、氢气和氮气的混合气体、分解氨、一氧化碳中的任一种。

进一步的，所述还原气体为氢气和氮气的混合气体，所述氮气和氢气的体积比为(1～5)：(1～5)。