专利名称：一种低铬含量的CuCr合金粉末的制备方法
技术领域：
本发明属于材料制备技术领域，涉及一种低铬含量的CuCr合金粉末的制备方法。
背景技术：
目前人们广泛采用机械合金化法制备具有高强度高导电率的CuCr合金材料，机械合金化法是铜粉与铬粉高能球磨，通过高能球磨提高了 Cr在Cu中的固溶度，使Cu和Cr 形成过饱和固溶体，而后将形成的CuCr合金粉末固结成形烧结。但是在球磨粉末过程中不可避免地引入了杂质，杂质的存在会对粉末的压制及烧结产生不良影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种低铬含量的CuCr合金粉末的制备方法，解决了目前 CuCr合金材料制备方法会引入杂质的问题。本发明所采用的技术方案是，一种低铬含量的CuCr合金粉末的制备方法，该方法按照以下步骤实施步骤1，原材料称取按照质量百分比称取99 95 %的Cu块和1 5 %的Cr颗粒，Cu和Cr的质量百分比之和为100% ；步骤2，熔炼先对中频感应炉进行烘炉，然后将步骤1称取的Cu块装在石墨坩埚中，并一同放入感应炉，调节感应炉的功率为200 240KW，频率为1000 1200Hz，快速升温至Cu的熔点，使Cu块熔化，再加入步骤1称取的Cr颗粒，然后依次加入造渣剂和覆盖剂，得到CuCr 合金熔体；步骤3，雾化继续对中频感应炉进行升温至熔体温度到达1200 1400°C，保温5 lOmin，使 CuXr充分混合后，去除熔体表面熔渣，打开雾化装置进气阀门，将装有CuCr合金熔体的坩埚从感应炉中取出，将熔体倒入加热线包漏斗中，将雾化装置的喷嘴设置于漏斗出口处，熔体流至漏斗出口处受喷嘴喷出高速气流冲击，熔体分散成小液滴，随后坠入下方装有水的雾化桶中，冷却凝固，即制成CuCr合金粉末。本发明的特点还在于，步骤1中称取的Cr颗粒的粒度为1 4mm。步骤2中造渣剂为氟锆酸钾。步骤2中造渣剂的加入量为Cu质量的1 2%。步骤2中覆盖剂为木炭或鳞片石墨中的一种。步骤2中覆盖剂须将熔体表面全部覆盖，若覆盖剂为木炭，覆盖厚度为4 6mm ； 若覆盖剂为鳞片石墨，覆盖厚度为2 3mm。步骤3雾化装置中的雾化气体为N2,雾化压强为3 5MPa。
本发明的有益效果是，通过该方法制备的CuCr合金粉末是一种过饱和固溶体，且其凝固组织细化，减少了 Cr相成分偏析，Cr均勻地分布在基体上，解决了机械合金化引入杂质的问题，易于进行粉末烧结。
图1是本发明的方法制备的CuCr合金粉末表面形貌照片；图2为本发明制备方法得到的CuCr合金粉末的能谱分析；图3为本发明制备方法得到的CuCr合金粉末的面扫描元素分布照片，a图为Cu元素的分布状态，b图为Cr元素的分布状态。
具体实施例方式下面具体实施方式
对本发明进行详细说明。本发明提供一种低铬含量的CuCr合金粉末的制备方法，采用气体雾化技术来制备CuCr合金粉末，该方法按照以下步骤实施步骤1，原材料称取按照质量百分比称取99 95 %的Cu块和1 5 %的Cr颗粒，Cu和Cr的质量百分比之和为100%，Cr颗粒的粒度为1 4mm ；步骤2，熔炼先对中频感应炉进行烘炉，然后将步骤1称取的Cu块装在石墨坩埚中，并一同放入感应炉，调节感应炉的功率为200 240KW，频率为1000 1200Hz，快速升温至Cu的熔点，使Cu块熔化，再加入步骤1称取的Cr颗粒，然后依次加入造渣剂和覆盖剂。造渣剂为氟锆酸钾，加入量为Cu质量的1 2%;覆盖剂为木炭或鳞片石墨中的一种；其中覆盖剂须将熔体表面全部覆盖，若覆盖剂为木炭，覆盖厚度为4 6mm ；若覆盖剂为鳞片石墨，覆盖厚度为2 3mmο步骤3，雾化继续对中频感应炉进行升温至熔体温度到达1200 1400°C，保温5 lOmin，使 CuXr充分混合后，去除熔体表面熔渣，打开雾化装置进气阀门，雾化气体为N2,雾化压强为 3 5MPa，将装有CuCr合金熔体的坩埚从感应炉中取出，将熔体倒入加热线包漏斗中，将雾化装置的喷嘴设置于漏斗出口处，熔体流至漏斗出口处受喷嘴喷出高速气流冲击，熔体分散成小液滴，随后坠入下方装有水的雾化桶中，冷却凝固，即制成CuCr合金粉末。实施例1 按照质量百分比称取97%的Cu块和3%的Cr颗粒，Cr颗粒的粒度为1 4mm ；将 Cu块装在石墨坩埚中，并一同放入感应炉，调节感应炉的功率为240KW，频率为1100Hz，快速升温至Cu的熔点，使Cu块熔化，再加入称取的Cr颗粒，然后依次加入造渣剂和覆盖剂。 造渣剂为氟锆酸钾，加入量为Cu质量的；覆盖剂为木炭，木炭须将熔体表面全部覆盖， 覆盖厚度为4mm。继续对中频感应炉进行升温至熔体温度到达1300°C，保温5min，使Cu、Cr 充分混合后，去除熔体表面熔渣，打开雾化装置进气阀门，雾化气体为队，雾化压强为5MPa， 将装有CuCr合金熔体的坩埚从感应炉中取出，将熔体倒入加热线包漏斗中，将雾化装置的喷嘴设置于漏斗出口处，熔体流至漏斗出口处受喷嘴喷出高速气流冲击，熔体分散成小液
4滴，随后坠入下方装有水的雾化桶中，冷却凝固，即制成CuCr合金粉末。实施例2按照质量百分比称取99%的Cu块和1 %的Cr颗粒，Cr颗粒的粒度为1 4mm ；将 Cu块装在石墨坩埚中，并一同放入感应炉，调节感应炉的功率为230KW，频率为1000Hz，快速升温至Cu的熔点，使Cu块熔化，再加入称取的Cr颗粒，然后依次加入造渣剂和覆盖剂。 造渣剂为氟锆酸钾，加入量为Cu质量的2% ；覆盖剂为木炭，木炭须将熔体表面全部覆盖， 覆盖厚度为6mm。继续对中频感应炉进行升温至熔体温度到达1200°C，保温8min，使Cu、Cr 充分混合后，去除熔体表面熔渣，打开雾化装置进气阀门，雾化气体为队，雾化压强为4MPa， 将装有CuCr合金熔体的坩埚从感应炉中取出，将熔体倒入加热线包漏斗中，将雾化装置的喷嘴设置于漏斗出口处，熔体流至漏斗出口处受喷嘴喷出高速气流冲击，熔体分散成小液滴，随后坠入下方装有水的雾化桶中，冷却凝固，即制成CuCr合金粉末。实施例3按照质量百分比称取95%的Cu块和5%的Cr颗粒，Cr颗粒的粒度为1 4mm ； 将Cu块装在石墨坩埚中，并一同放入感应炉，调节感应炉的功率为200KW，频率为1200Hz， 快速升温至Cu的熔点，使Cu块熔化，再加入称取的Cr颗粒，然后依次加入造渣剂和覆盖剂。造渣剂为氟锆酸钾，加入量为Cu质量的1.5%;覆盖剂为木炭，木炭须将熔体表面全部覆盖，覆盖厚度为5mm。继续对中频感应炉进行升温至熔体温度到达1400°C，保温lOmin， 使Cu、Cr充分混合后，去除熔体表面熔渣，打开雾化装置进气阀门，雾化气体为队，雾化压强为3MPa，将装有CuCr合金熔体的坩埚从感应炉中取出，将熔体倒入加热线包漏斗中，将雾化装置的喷嘴设置于漏斗出口处，熔体流至漏斗出口处受喷嘴喷出高速气流冲击，熔体分散成小液滴，随后坠入下方装有水的雾化桶中，冷却凝固，即制成CuCr合金粉末。实施例4按照质量百分比称取97%的Cu块和3%的Cr颗粒，Cr颗粒的粒度为1 4mm ； 将Cu块装在石墨坩埚中，并一同放入感应炉，调节感应炉的功率为240KW，频率为1100Hz， 快速升温至Cu的熔点，使Cu块熔化，再加入步骤1称取的Cr颗粒，然后依次加入造渣剂和覆盖剂。造渣剂为氟锆酸钾，加入量为Cu质量的1%;覆盖剂为鳞片石墨，鳞片石墨须将熔体表面全部覆盖，覆盖厚度为3mm。继续对中频感应炉进行升温至熔体温度到达1300°C，保温5min，使Cu、Cr充分混合后，去除熔体表面熔渣，打开雾化装置进气阀门，雾化气体为N2, 雾化压强为5MPa，将装有CuCr合金熔体的坩埚从感应炉中取出，将熔体倒入加热线包漏斗中，将雾化装置的喷嘴设置于漏斗出口处，熔体流至漏斗出口处受喷嘴喷出高速气流冲击， 熔体分散成小液滴，随后坠入下方装有水的雾化桶中，冷却凝固，即制成CuCr合金粉末。实施例5按照质量百分比称取99%的Cu块和1 %的Cr颗粒，Cr颗粒的粒度为1 4mm ；将 Cu块装在石墨坩埚中，并一同放入感应炉，调节感应炉的功率为230KW，频率为1000Hz，快速升温至Cu的熔点，使Cu块熔化，再加入称取的Cr颗粒，然后依次加入造渣剂和覆盖剂。 造渣剂为氟锆酸钾，加入量为Cu质量的2% ；覆盖剂为鳞片石墨，鳞片石墨须将熔体表面全部覆盖，覆盖厚度为2mm。继续对中频感应炉进行升温至熔体温度到达1200°C，保温8min， 使Cu、Cr充分混合后，去除熔体表面熔渣，打开雾化装置进气阀门，雾化气体为队，雾化压强为4MPa，将装有CuCr合金熔体的坩埚从感应炉中取出，将熔体倒入加热线包漏斗中，将雾化装置的喷嘴设置于漏斗出口处，熔体流至漏斗出口处受喷嘴喷出高速气流冲击，熔体分散成小液滴，随后坠入下方装有水的雾化桶中，冷却凝固，即制成CuCr合金粉末。
实施例6 按照质量百分比称取95%的Cu块和5%的Cr颗粒，Cr颗粒的粒度为1 4mm ；将 Cu块装在石墨坩埚中，并一同放入感应炉，调节感应炉的功率为200KW，频率为1200Hz，快速升温至Cu的熔点，使Cu块熔化，再加入称取的Cr颗粒，然后依次加入造渣剂和覆盖剂。 造渣剂为氟锆酸钾，加入量为Cu质量的1. 5% ；覆盖剂为鳞片石墨，鳞片石墨须将熔体表面全部覆盖，覆盖厚度为2. 5mm。继续对中频感应炉进行升温至熔体温度到达1400°C，保温 IOmin,使Cu、Cr充分混合后，去除熔体表面熔渣，打开雾化装置进气阀门，雾化气体为N2, 雾化压强为3MPa，将装有CuCr合金熔体的坩埚从感应炉中取出，将熔体倒入加热线包漏斗中，将雾化装置的喷嘴设置于漏斗出口处，熔体流至漏斗出口处受喷嘴喷出高速气流冲击， 熔体分散成小液滴，随后坠入下方装有水的雾化桶中，冷却凝固，即制成CuCr合金粉末。图1为采用本发明方法制备得到的CuCr合金粉末显微形貌照片。从图中看出粉末颗粒大部分成球形或类球形且表面光滑。图2为能谱分析图，从图中可以看出，粉末中存在着铬元素，且铬的质量分数为2. 73%，经化学分析测得Cr含量一致。图3为CuCr合金粉末的面扫描照片，其中a图为Cu元素的分布状态，b图为Cr元素的分布状态，从图中可以看出，铬元素均勻弥散分布在粉末中。本发明是在大气环境下进行熔炼雾化制备CuCr合金粉末，避免了真空熔炼所需复杂的设备，雾化设备的喷嘴工作十分稳定，-150至+300目粒度范围内合金粉末的出粉率可达85%以上。合金粉末多为球形或类球形，表面光洁粒度分布均勻，粉末的晶粒细小，成分均勻，解决了机械合金化引入杂质的问题，易于进行粉末烧结，制备高性能的高强高导材料，有利于开发CuCr合金的应用。采用本方法制备CuCr合金粉末避免了杂质的产生，可以替代高能球磨形成的铜铬合金粉末制备CuCr合金材料。
权利要求
1.一种低铬含量的CuCr合金粉末的制备方法，其特征在于，该方法按照以下步骤实施步骤1，原材料称取按照质量百分比称取99 95%的Cu块和1 5%的Cr颗粒，Cu和Cr的质量百分比之和为100% ； 步骤2，熔炼先对中频感应炉进行烘炉，然后将步骤1称取的Cu块装在石墨坩埚中，并一同放入感应炉，调节感应炉的功率为200 240KW，频率为1000 1200Hz，快速升温至Cu的熔点，使 Cu块熔化，再加入步骤1称取的Cr颗粒，然后依次加入造渣剂和覆盖剂，得到CuCr合金熔体；步骤3，雾化继续对中频感应炉进行升温至熔体温度到达1200 1400°C，保温5 lOmin，使Cu、 Cr充分混合后，去除熔体表面熔渣，打开雾化装置进气阀门，将装有CuCr合金熔体的坩埚从感应炉中取出，将熔体倒入加热线包漏斗中，将雾化装置的喷嘴设置于漏斗出口处，熔体流至漏斗出口处受喷嘴喷出高速气流冲击，熔体分散成小液滴，随后坠入下方装有水的雾化桶中，冷却凝固，即制成CuCr合金粉末。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1中称取的Cr颗粒的粒度为1 4mm ο
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2中造渣剂为氟锆酸钾。
4.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，步骤2中造渣剂的加入量为Cu质量的1 2%。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2中覆盖剂为木炭或鳞片石墨中的一种。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤2中覆盖剂须将熔体表面全部覆盖， 若覆盖剂为木炭，覆盖厚度为4 6mm ；若覆盖剂为鳞片石墨，覆盖厚度为2 3mm。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3雾化装置中的雾化气体为N2，雾化压强为3 5MPa。
全文摘要
本发明公开了一种低铬含量的CuCr合金粉末的制备方法，按照质量百分比称取铜块铬块，利用中频感应熔炼炉将铜块熔化，将铬块加入熔融铜液中，随后加入一定量的造渣剂和覆盖剂，待铜铬充分混合后，以高纯的氮气为雾化气体尽兴雾化，熔体分散成小液滴，随后坠入下方装有水的雾化桶中冷却凝固，即制成。通过该方法制备的CuCr合金粉末是一种过饱和固溶体，且其凝固组织细化，减少了Cr相成分偏析，Cr均匀地分布在基体上，解决了机械合金化引入杂质的问题，易于进行粉末烧结。
文档编号B22F9/08GK102423805SQ20111037603
公开日2012年4月25日 申请日期2011年11月23日 优先权日2011年11月23日
发明者梁淑华, 肖鹏, 陆红伟 申请人:西安理工大学