一种改性铜基高强度复合材料及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种改性铜基高强度复合材料，由下列重量份的原料制成：铜合金15?25份、铜粉15?20份、铋粉2?5份、碳化硅5?9份、碳化镁3?6份、氧化铝3?6份、硼酸铝2?5份、聚酯纤维8?12份、玻璃纤维5?9份、甲基纤维素6?9份、氧化锆1?4份、钒2?6份、三聚磷酸钠1?3份、氮化硼5?8份、乙烯基三乙氧基硅烷4?7份、抗氧化剂3?6份、热稳定剂5?10份。制备而成的改性铜基高强度复合材料，其高强度、低膨胀系数、整体性能稳定。同时，还公开了相应的制备方法。
【专利说明】
-种改性铜基高强度复合材料及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明设及金属材料技术领域，特别设及一种改性铜基高强度复合材料及其制备 方法。
【背景技术】
[0002] 铜基铜合金机械性能良好，且工艺性能优良，易于铸造，塑性加工，同时有着良好 的耐蚀性、导电导热性能，所W被广泛应用于电子电气、机械制造等工业领域。但是铜在行 业内的应用也是有着很多制约因素的，比如铜在室溫强度、高压强度、高溫性能W及磨损性 能等方面也有诸多的不足。然而随着时代及技术的发展，对铜基铜合金材料提出了更多更 高的要求，即在铜的良好导电、导热等物理性能的基础上，要求铜具有高强度、高溫力学性 能，并且要求铜材料具有较低的热膨胀系数和良好的摩擦磨损耐受性。
[0003] 近几十年来，材料学的突飞猛进也带动铜材料的进步。在铜材料的基础上引入了 纤维、晶须、陶瓷颗粒等高强度的强化相来增强铜基体的物理性质，使其性能大幅度的提 高，满足各种行业对于铜材料的特殊要求。所W，本研究主要基于铜基体材料的研究，旨在 研制出一款改良的铜基高强度复合材料，来应对行业的要求和需求。
【发明内容】
[0004] 为解决上述技术问题，本发明提供一种改性铜基高强度复合材料及其制备方法， 通过采用特定原料进行组合，配合相应的生产工艺，得到了改性铜基高强度复合材料，其高 强度、低膨胀系数、整体性能稳定，能够满足行业的要求，具有较好的应用前景。
[0005] 本发明的目的可W通过W下技术方案实现： 改性铜基高强度复合材料，由下列重量份的原料制成:铜合金15-25份、铜粉15-20份、 祕粉2-5份、碳化娃5-9份、碳化儀3-6份、氧化侣3-6份、棚酸侣2-5份、聚醋纤维8-12份、玻璃 纤维5-9份、甲基纤维素6-9份、氧化错1-4份、饥2-6份、S聚憐酸钢1-3份、氮化棚5-8份、乙 締基S乙氧基硅烷4-7份、抗氧化剂3-6份、热稳定剂5-10份。
[0006] 优选地，所述的抗氧化剂选自特下基对苯二酪、二下基径基甲苯、下基径基茵香 酸、邻苯二甲酸二丙締醋中的一种或几种。
[0007] 优选地，所述热稳定剂选自己二酸二酷阱、丙二醇甲酸醋酸醋、双琉基乙酸异辛醋 二正辛基锡、双丙締酸下二醋中的一种或几种。
[000引所述的改性铜基高强度复合材料的制备方法，包括W下步骤： (1) 按照重量份称取各原料； (2) 将铜合金、铜粉、祕粉、碳化娃、碳化儀、氧化侣、棚酸侣、氧化错、饥、抗氧化剂倒入 研鉢中研磨混合均匀，再将该混合粉末加到球磨机中，加入适量的酒精进行湿法球磨，球磨 速度为40转/秒，球磨2-化后将混合粉体放入真空干燥箱中于75°C条件下烘干，得到粉末状 混合物； (3) 将聚醋纤维、玻璃纤维、甲基纤维素、=聚憐酸钢、氮化棚、乙締基=乙氧基硅烷、热 稳定剂加入超声震荡器中，在60曲z、250W的条件下分散均匀，得到混合料浆； (4)将步骤(2)得到的粉末状混合物加到步骤(3)得到的混合料浆中，揽拌均匀后加入 喷雾干燥塔，进口溫度为820-960°C，出口溫度为180-220°C，得到颗粒状物料，然后过70目 /tA* 师； 巧)将过筛后的物料放入模具中，由液压机W220-250Mpa的压力压制成型，获得生巧， 将得到的生巧放入-50°C的低溫箱中冷却10-16分钟； (6)将低溫冷却后的生巧浸溃于铭酸钟溶液中，维持5min后取出生巧，将生巧在干燥箱 中于30-50°C中干燥60-80min，然后在氮气氛围中，于1350-1500°C烧结90-120min，随后冷 却至室溫，得到成品。
[0009] 本发明与现有技术相比，其有益效果为： (1)本发明的改性铜基高强度复合材料W铜合金、铜粉、祕粉、聚醋纤维、玻璃纤维、甲 基纤维素为主要成分，通过加入碳化娃、碳化儀、氧化侣、棚酸侣、氧化错、饥、=聚憐酸钢、 氮化棚、乙締基=乙氧基硅烷、抗氧化剂、热稳定剂，辅W高溫般烧、揽拌球磨、超声分散、干 燥过筛、压模冷却、烧结、加工成型等工艺，使得制备而成的改性铜基高强度复合材料，其高 强度、低膨胀系数、整体性能稳定，能够满足行业的要求，具有较好的应用前景。
[0010] (2)本发明的改性铜基高强度复合材料原料廉价、工艺简单，适于大规模工业化运 用，实用性强。
【具体实施方式】
[0011] 下面结合具体实施例对发明的技术方案进行详细说明。
[001^ 实施例1 (1) 称取铜合金15份、铜粉15份、祕粉2份、碳化娃5份、碳化儀3份、氧化侣3份、棚酸侣2 份、聚醋纤维8份、玻璃纤维5份、甲基纤维素6份、氧化错1份、饥2份、=聚憐酸钢1份、氮化棚 5份、乙締基=乙氧基硅烷4份、特下基对苯二酪3份、己二酸二酷阱5份； (2) 将铜合金、铜粉、祕粉、碳化娃、碳化儀、氧化侣、棚酸侣、氧化错、饥、特下基对苯二 酪倒入研鉢中研磨混合均匀，再将该混合粉末加到球磨机中，加入适量的酒精进行湿法球 磨，球磨速度为40转/秒，球磨化后将混合粉体放入真空干燥箱中于75°C条件下烘干，得到 粉末状混合物； (3) 将聚醋纤维、玻璃纤维、甲基纤维素、=聚憐酸钢、氮化棚、乙締基=乙氧基硅烷、己 二酸二酷阱加入超声震荡器中，在60曲Z、250W的条件下分散均匀，得到混合料浆； (4) 将步骤(2)得到的粉末状混合物加到步骤(3)得到的混合料浆中，揽拌均匀后加入 喷雾干燥塔，进口溫度为820°C，出口溫度为180°C，得到颗粒状物料，然后过70目筛； 巧)将过筛后的物料放入模具中，由液压机W220Mpa的压力压制成型，获得生巧，将得 到的生巧放入-50°C的低溫箱中冷却10分钟； (6)将低溫冷却后的生巧浸溃于铭酸钟溶液中，维持5min后取出生巧，将生巧在干燥箱 中于30°C中干燥60min，然后在氮气氛围中，于1350°C烧结90min，随后冷却至室溫，得到成 品。
[001引制得的改性铜基高强度复合材料的性能巧聯结果如表1所示。
[0014] 实施例2 (1) 称取铜合金18份、铜粉17份、祕粉3份、碳化娃6份、碳化儀4份、氧化侣4份、棚酸侣3 份、聚醋纤维9份、玻璃纤维6份、甲基纤维素7份、氧化错2份、饥3份、=聚憐酸钢2份、氮化棚 6份、乙締基=乙氧基硅烷5份、二下基径基甲苯4份、丙二醇甲酸醋酸醋7份； (2) 将铜合金、铜粉、祕粉、碳化娃、碳化儀、氧化侣、棚酸侣、氧化错、饥、二下基径基甲 苯倒入研鉢中研磨混合均匀，再将该混合粉末加到球磨机中，加入适量的酒精进行湿法球 磨，球磨速度为40转/秒，球磨化后将混合粉体放入真空干燥箱中于75°C条件下烘干，得到 粉末状混合物； (3) 将聚醋纤维、玻璃纤维、甲基纤维素、=聚憐酸钢、氮化棚、乙締基=乙氧基硅烷、丙 二醇甲酸醋酸醋加入超声震荡器中，在60曲Z、250W的条件下分散均匀，得到混合料浆； (4) 将步骤(2)得到的粉末状混合物加到步骤(3)得到的混合料浆中，揽拌均匀后加入 喷雾干燥塔，进口溫度为880°C，出口溫度为190°C，得到颗粒状物料，然后过70目筛； 巧)将过筛后的物料放入模具中，由液压机W230Mpa的压力压制成型，获得生巧，将得 到的生巧放入-50°C的低溫箱中冷却12分钟； (6)将低溫冷却后的生巧浸溃于铭酸钟溶液中，维持5min后取出生巧，将生巧在干燥箱 中于35°C中干燥65min，然后在氮气氛围中，于1400°C烧结lOOmin，随后冷却至室溫，得到 成品。
[0015] 制得的改性铜基高强度复合材料的性能测试结果如表1所示。
[0016] 实施例3 (1) 称取铜合金22份、铜粉19份、祕粉4份、碳化娃8份、碳化儀5份、氧化侣5份、棚酸侣4 份、聚醋纤维10份、玻璃纤维8份、甲基纤维素8份、氧化错3份、饥5份、=聚憐酸钢2份、氮化 棚7份、乙締基=乙氧基硅烷6份、下基径基茵香酸6份、双琉基乙酸异辛醋二正辛基锡8份； (2) 将铜合金、铜粉、祕粉、碳化娃、碳化儀、氧化侣、棚酸侣、氧化错、饥、下基径基茵香 酸倒入研鉢中研磨混合均匀，再将该混合粉末加到球磨机中，加入适量的酒精进行湿法球 磨，球磨速度为40转/秒，球磨4h后将混合粉体放入真空干燥箱中于75°C条件下烘干，得到 粉末状混合物； (3) 将聚醋纤维、玻璃纤维、甲基纤维素、=聚憐酸钢、氮化棚、乙締基=乙氧基硅烷、双 琉基乙酸异辛醋二正辛基锡加入超声震荡器中，在60kHz、250W的条件下分散均匀，得到混 合料浆； (4) 将步骤(2)得到的粉末状混合物加到步骤(3)得到的混合料浆中，揽拌均匀后加入 喷雾干燥塔，进口溫度为920°C，出口溫度为21 (TC，得到颗粒状物料，然后过70目筛； 巧)将过筛后的物料放入模具中，由液压机W240Mpa的压力压制成型，获得生巧，将得 到的生巧放入-50°C的低溫箱中冷却14分钟； (6)将低溫冷却后的生巧浸溃于铭酸钟溶液中，维持5min后取出生巧，将生巧在干燥箱 中于45°C中干燥70min，然后在氮气氛围中，于1450°C烧结llOmin，随后冷却至室溫，得到 成品。
[0017]制得的改性铜基高强度复合材料的性能巧聯结果如表1所示。
[001引实施例4 (1)称取铜合金25份、铜粉20份、祕粉5份、碳化娃9份、碳化儀6份、氧化侣6份、棚酸侣5 份、聚醋纤维12份、玻璃纤维9份、甲基纤维素9份、氧化错4份、饥6份、=聚憐酸钢3份、氮化 棚8份、乙締基=乙氧基硅烷7份、邻苯二甲酸二丙締醋6份、双丙締酸下二醋10份； (2) 将铜合金、铜粉、祕粉、碳化娃、碳化儀、氧化侣、棚酸侣、氧化错、饥、邻苯二甲酸二 丙締醋倒入研鉢中研磨混合均匀，再将该混合粉末加到球磨机中，加入适量的酒精进行湿 法球磨，球磨速度为40转/秒，球磨化后将混合粉体放入真空干燥箱中于75°C条件下烘干， 得到粉末状混合物； (3) 将聚醋纤维、玻璃纤维、甲基纤维素、=聚憐酸钢、氮化棚、乙締基=乙氧基硅烷、双 丙締酸下二醋加入超声震荡器中，在60曲Z、250W的条件下分散均匀，得到混合料浆； (4) 将步骤(2)得到的粉末状混合物加到步骤(3)得到的混合料浆中，揽拌均匀后加入 喷雾干燥塔，进口溫度为960°C，出口溫度为220°C，得到颗粒状物料，然后过70目筛； 巧)将过筛后的物料放入模具中，由液压机W250Mpa的压力压制成型，获得生巧，将得 到的生巧放入-50°C的低溫箱中冷却16分钟； (6)将低溫冷却后的生巧浸溃于铭酸钟溶液中，维持5min后取出生巧，将生巧在干燥箱 中于50°C中干燥SOmin，然后在氮气氛围中，于1500°C烧结120min，随后冷却至室溫，得到 成品。
[0019] 制得的改性铜基高强度复合材料的性能测试结果如表1所示。
[0020] 对比例1 (1) 称取铜合金15份、祕粉2份、碳化娃5份、碳化儀3份、氧化侣3份、棚酸侣2份、聚醋纤 维8份、甲基纤维素6份、氧化错1份、饥2份、=聚憐酸钢1份、氮化棚5份、乙締基=乙氧基娃 烧4份、特下基对苯二酪3份、己二酸二酷阱5份； (2) 将铜合金、祕粉、碳化娃、碳化儀、氧化侣、棚酸侣、氧化错、饥、特下基对苯二酪倒入 研鉢中研磨混合均匀，再将该混合粉末加到球磨机中，加入适量的酒精进行湿法球磨，球磨 速度为40转/秒，球磨化后将混合粉体放入真空干燥箱中于75°C条件下烘干，得到粉末状混 合物； (3) 将聚醋纤维、甲基纤维素、=聚憐酸钢、氮化棚、乙締基=乙氧基硅烷、己二酸二酷 阱加入超声震荡器中，在60曲Z、250W的条件下分散均匀，得到混合料浆； (4) 将步骤(2)得到的粉末状混合物加到步骤(3)得到的混合料浆中，揽拌均匀后加入 喷雾干燥塔，进口溫度为820°C，出口溫度为180°C，得到颗粒状物料，然后过70目筛； 巧)将过筛后的物料放入模具中，由液压机W220Mpa的压力压制成型，获得生巧，将得 到的生巧放入-50°C的低溫箱中冷却10分钟； (6)将低溫冷却后的生巧浸溃于铭酸钟溶液中，维持5min后取出生巧，将生巧在干燥箱 中于30°C中干燥60min，然后在氮气氛围中，于1350°C烧结90min，随后冷却至室溫，得到成 品。
[0021 ]制得的改性铜基高强度复合材料的性能测试结果如表1所示。
[0022] 对比例2 (1) 称取铜合金25份、铜粉20份、碳化儀6份、氧化侣6份、棚酸侣5份、聚醋纤维12份、玻 璃纤维9份、氧化错4份、饥6份、=聚憐酸钢3份、氮化棚8份、乙締基=乙氧基硅烷7份、邻苯 二甲酸二丙締醋6份、双丙締酸下二醋10份； (2) 将铜合金、铜粉、碳化儀、氧化侣、棚酸侣、氧化错、饥、邻苯二甲酸二丙締醋倒入研 鉢中研磨混合均匀，再将该混合粉末加到球磨机中，加入适量的酒精进行湿法球磨，球磨速 度为40转/秒，球磨化后将混合粉体放入真空干燥箱中于75°C条件下烘干，得到粉末状混合 物； (3) 将聚醋纤维、玻璃纤维、=聚憐酸钢、氮化棚、乙締基=乙氧基硅烷、双丙締酸下二 醋加入超声震荡器中，在60曲Z、250W的条件下分散均匀，得到混合料浆； (4) 将步骤(2)得到的粉末状混合物加到步骤(3)得到的混合料浆中，揽拌均匀后加入 喷雾干燥塔，进口溫度为960°C，出口溫度为220°C，得到颗粒状物料，然后过70目筛； 巧)将过筛后的物料放入模具中，由液压机W250Mpa的压力压制成型，获得生巧，将得 到的生巧放入-50°C的低溫箱中冷却16分钟； (6)将低溫冷却后的生巧浸溃于铭酸钟溶液中，维持5min后取出生巧，将生巧在干燥箱 中于50°C中干燥SOmin，然后在氮气氛围中，于1500°C烧结120min，随后冷却至室溫，得到 成品。
[0023] 制得的改性铜基高强度复合材料的性能测试结果如表1所示。
[0024] 将实施例1-4和对比例1-2的改性铜基高强度复合材料分别进行抗拉强度、冲击压 力、硬度、热膨胀系数的测试。
[0025] 亲 1
本发明的改性铜基高强度复合材料W铜合金、铜粉、祕粉、聚醋纤维、玻璃纤维、甲基纤 维素为主要成分，通过加入碳化娃、碳化儀、氧化侣、棚酸侣、氧化错、饥、=聚憐酸钢、氮化 棚、乙締基=乙氧基硅烷、抗氧化剂、热稳定剂，辅W高溫般烧、揽拌球磨、超声分散、干燥过 筛、压模冷却、烧结、加工成型等工艺，使得制备而成的改性铜基高强度复合材料，其高强 度、低膨胀系数、整体性能稳定，能够满足行业的要求，具有较好的应用前景。本发明的改性 铜基高强度复合材料原料廉价、工艺简单，适于大规模工业化运用，实用性强。
[0026] W上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发 明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领 域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
【主权项】
1. 一种改性铜基高强度复合材料，其特征在于：由下列重量份的原料制成：铜合金15-25份、铜粉15-20份、铋粉2-5份、碳化硅5-9份、碳化镁3-6份、氧化铝3-6份、硼酸铝2-5份、聚 酯纤维8-12份、玻璃纤维5-9份、甲基纤维素6-9份、氧化锆1-4份、钒2-6份、三聚磷酸钠1-3 份、氮化硼5-8份、乙烯基三乙氧基硅烷4-7份、抗氧化剂3-6份、热稳定剂5-10份。2. 根据权利要求1所述的改性铜基高强度复合材料，其特征在于:所述的抗氧化剂选自 特丁基对苯二酚、二丁基羟基甲苯、丁基羟基茴香醚、邻苯二甲酸二丙烯酯中的一种或几 种。3. 根据权利要求1所述的改性铜基高强度复合材料，其特征在于:所述热稳定剂选自己 二酸二酰肼、丙二醇甲醚醋酸酯、双巯基乙酸异辛酯二正辛基锡、双丙烯酸丁二酯中的一种 或几种。4. 根据权利要求1-3任一所述的改性铜基高强度复合材料的制备方法，其特征在于，包 括以下步骤： (1) 按照重量份称取各原料； (2) 将铜合金、铜粉、铋粉、碳化硅、碳化镁、氧化铝、硼酸铝、氧化锆、钒、抗氧化剂倒入 研钵中研磨混合均匀，再将该混合粉末加到球磨机中，加入适量的酒精进行湿法球磨，球磨 速度为40转/秒，球磨2-5h后将混合粉体放入真空干燥箱中于75°C条件下烘干，得到粉末 状混合物； (3) 将聚酯纤维、玻璃纤维、甲基纤维素、三聚磷酸钠、氮化硼、乙烯基三乙氧基硅烷、热 稳定剂加入超声震荡器中，在60kHz、250W的条件下分散均匀，得到混合料浆； (4) 将步骤(2)得到的粉末状混合物加到步骤(3)得到的混合料浆中，搅拌均匀后加入 喷雾干燥塔，进口温度为820-960°C，出口温度为180-220°C，得到颗粒状物料，然后过70目 筛； (5) 将过筛后的物料放入模具中，由液压机以220-250Mpa的压力压制成型，获得生 坯，将得到的生坯放入-50 °C的低温箱中冷却10-16分钟； (6) 将低温冷却后的生坯浸渍于铬酸钾溶液中，维持5min后取出生坯，将生坯在干燥 箱中于30_50°C中干燥60-80min，然后在氮气氛围中，于1350-1500°C烧结90-120min，随后 冷却至室温，得到成品。
【文档编号】C22C47/14GK105925919SQ201610423596
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年6月15日
【发明人】黄润翔
【申请人】苏州洪河金属制品有限公司