一种制备氧化铝弥散强化铜的方法
【专利摘要】本发明公开了一种制备氧化铝弥散强化铜的方法，其步骤为：将Cu?Al合金粉与Cu2O粉按照一定比例混合均匀，将混合粉末置于电阻炉内，依次进行内氧化，还原处理。混合粉末还原后，在150?250MPa，保压时间1?2分钟的条件下进行冷等静压处理，随后进行烧结。烧结处理后直接进行冷变形可制得氧化铝弥散强化铜。本发明特点是避免了传统工艺中的致密化与热挤压工艺。本发明方法制备氧化铝弥散强化铜工艺过程简单，成本低，适合于批量生产，制得的氧化铝弥散强化铜具有较好的导电率、硬度及抗拉强度。
【专利说明】
一种制备氧化铝弥散强化铜的方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种制备氧化铝弥散强化铜的方法，属于粉末冶金技术领域。
【背景技术】
[0002]氧化铝弥散强化铜是一类具有优良物理性能和力学性能的结构功能材料，被广泛的运用于集成电路引线框架，连铸机结晶器内衬，高速电气化铁路架空导线和电阻焊电极等，目前已经日益成为人们研究的热点。氧化铝弥散强化铜是向铜基体中引入细小弥散分布的氧化铝颗粒作为增强相，强化铜基体的复合材料。传统的氧化铝弥散强化铜合金的制备工艺流程为=Cu-Al合金+氧源(Cu2O)混合均匀—内氧化—破碎筛分—还原—破碎筛分—压制成型—真空烧结成还—徒还包套—抽真空、封口 —热挤压—拉拔。整个工艺存在流程复杂，周期长，工艺过程难以控制，能耗大，成本高等问题。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供的一种制备氧化铝弥散强化铜的短流程制备方法，以简化其制备流程，降低其制造成本。
[0004]本发明一种制备氧化铝弥散强化铜的方法，其特征在于具有如下的制备过程和步骤:
a，以水雾化的Cu-Al合金粉为原料，Al元素的质量分数为0.2-0.6%。以Cu2O为氧化剂，Cu2O实际加入量为Cu-Al合金粉中Al被完全氧化所需Cu2O理论质量的1-1.4倍;将所述原料充分混合，混粉时间为9-12小时；
b，将上述混合粉末置于电阻炉，依次进行内氧化、还原处理；内氧化、还原处理分别是在高纯氮气中900°C处理Ih和高纯氢气中900-1000°C处理Ih;
c，对步骤b所得粉末进行破碎、过筛，随后进行冷等静压成形，冷等静压的压强为150-250MPa，保压时间为l-2min;然后在电阻炉内对等静压试样烧结，烧结处理是在高纯氮气保护下900-1000°C处理lh，随后对样品依次进行线切割与冷加工处理，冷变形量为50%-60%，制备得到氧化铝弥散强化铜。
[0005]本发明与传统内氧化工艺相比，省去了锭坯包套，抽真空、封口，热挤压及部分破碎筛分等工艺流程，避免了额外添加的设备，降低了制造成本，提高了收益，减少了能耗;而且较少了中间环节造成的氧污染，所得成品性能优异，产品质量稳定。采用本发明方法制备的弥散强化铜合金的抗拉强度大于400MPa，导电率大于68%IACS，维氏硬度超过120HV，具有较好的力学性能及导电性能。
【附图说明】
[0006]图1是本发明优选实施例1中，内氧化后试样经浓硝酸腐蚀后剩余粉末的XRD图。
[0007]图2是本发明优选实施例1中，还原后试样经浓硝酸腐蚀后剩余粉末的XRD图。
[0008]图3是本发明优选实施例2，还原后粉末的TEM图。
[0009]图4是本发明优选实施例2所制备的氧化铝弥散强化铜。
【具体实施方式】
[0010]下面结合实施例对本发明进行详细说明:
实施例1
以市售的-300目、Al质量含量为0.2%的水雾化Cu-Al合金粉末为原料，以-325目的Cu2O为氧化剂，Cu2O实际加入量为Al被完全氧化所需Cu2O理论质量的1.2倍，在滚筒混粉机中混合12小时。将粉末置于电阻炉中，内氧化，还原过程依次在高纯氮气中900°C处理Ih和高纯氢气中950°C处理lh。随后对样品进行破碎，筛分，冷等静压的压强为200MPa，保压时间为1.5min，烧结处理是在电阻炉中在高纯氮气保护下900 °C处理lh，经线切割后，采用变形量为50%的冷乳，制得氧化铝弥散强化铜。经测试，其导电率为83%IACS，抗拉强度为403MPa，维氏硬度为121HV。
[0011]实施例2
以市售的-300目、Al质量含量为0.4%的水雾化Cu-Al合金粉末为原料，以-325目的Cu2O为氧化剂，Cu2O实际加入量为Al被完全氧化所需Cu2O理论质量的1.1倍，在滚筒混粉机中混合10小时。将粉末置于电阻炉中，内氧化，还原过程依次在高纯氮气中950°C处理Ih和高纯氢气中950°C处理lh。随后对样品进行破碎，筛分，冷等静压的压强为250MPa，保压时间为1.5min，烧结处理是在电阻炉中在高纯氮气保护下950 °C处理lh，经线切割后，采用变形量为50%的冷乳，制得氧化铝弥散强化铜。经测试，其导电率为77%IACS，抗拉强度为442MPa，维氏硬度为138HV。
[0012]实施例3
以市售的-300目、Al质量含量为0.6%的水雾化Cu-Al合金粉末为原料，以-325目的Cu2O为氧化剂，Cu2O实际加入量为Al被完全氧化所需Cu2O理论质量的1.1倍，在滚筒混粉机中混合12小时。将粉末置于电阻炉中，内氧化，还原过程依次在高纯氮气中900°C处理Ih和高纯氢气中950°C处理lh。随后对样品进行破碎，筛分，冷等静压的压强为250MPa，保压时间为1.5min，烧结处理是在电阻炉中在高纯氮气保护下950 °C处理lh，经线切割后，采用变形量为50%的冷乳，制得氧化铝弥散强化铜。经测试，其导电率为68%IACS，抗拉强度为506MPa，维氏硬度为164HV。
[0013]有关本发明附图的解释说明
图1为实施例1中内氧化后试样经浓硝酸腐蚀后剩余粉末的XRD图，从图谱中可以看出除了O-Al2O3的峰外，还有复杂氧化物CuAlO2的峰，可以推测是由于Cu2O过量导致的内氧化产物。
[0014]图2为实施例1中还原后试样经浓硝酸腐蚀后剩余粉末的XRD图。从图中可以看出，图1中的复杂氧化物CuAlO2的峰不见了，这是因为CuAlO2被H2还原所致，只观察到C1-Al2O3和Y-Al2O3的衍射峰。
[0015]图3为实施例2中还原后粉末的TEM图。从图中可以看出，弥散相Al2O3颗粒平均尺寸约为10-15nm，呈球形或者椭球状，均匀弥散的分布在Cu基体中。
[0016]图4为实施例2中所制备的氧化铝弥散强化铜。
【主权项】
1.一种制备氧化铝弥散强化铜的方法，其特征在于具有如下的制备过程和步骤:a，以水雾化的Cu-Al合金粉为原料，其中Al元素的质量分数为0.2-0.6%;以Cu2O为氧化剂，Cu2O实际加入量为Cu-Al合金粉中Al被完全氧化所需Cu2O理论质量的1-1.4倍;将所述原料充分混合，混粉时间为9-12小时； b，将上述混合粉末置于电阻炉，依次进行内氧化、还原处理；内氧化、还原处理分别是在高纯氮气中900°C处理Ih和高纯氢气中900-1000°C处理Ih; c，对步骤b所得粉末进行破碎、过筛，随后进行冷等静压成形，冷等静压的压强为150-250MPa，保压时间为l-2min;然后在电阻炉内对等静压试样烧结，烧结处理是在高纯氮气保护下900-1000°C处理lh，随后对样品依次进行线切割与冷加工处理，冷变形量为50%-60%，制备得到氧化铝弥散强化铜。
【文档编号】C22C1/10GK105838911SQ201610360623
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年5月28日
【发明人】郭曙强, 郭磊, 马帅, 刘杰, 张满, 丁伟中
【申请人】上海大学