一種氧化鋁彌散強(qiáng)化銅合金的粉末冶金制備方法
【專利摘要】一種氧化鋁彌散強(qiáng)化銅合金的粉末冶金制備方法，其特征在于將CuAl合金粉與Cu2O粉按比例混合均勻，將混合粉末進(jìn)行高速壓制成形，所得壓坯置于氣氛燒結(jié)爐中，依次進(jìn)行內(nèi)氧化-還原燒結(jié)一體化處理，制備Al2O3彌散強(qiáng)化銅合金。本發(fā)明工藝過(guò)程簡(jiǎn)單，制備的合金性能與以熱擠壓等變形加工方法制備的合金性能相當(dāng)，實(shí)現(xiàn)了短流程、低成本制備性能優(yōu)異的Al2O3彌散強(qiáng)化銅合金，適合于工業(yè)化生產(chǎn)。
【專利說(shuō)明】一種氧化鋁彌散強(qiáng)化銅合金的粉末冶金制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種銅合金的制備方法，特別是一種氧化鋁彌散強(qiáng)化銅合金的粉末冶 金制備方法。屬于粉末冶金【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] A1203彌散強(qiáng)化銅合金是一類有優(yōu)良綜合物理性能和力學(xué)性能的結(jié)構(gòu)功能材料，具 有高強(qiáng)度、高導(dǎo)電性、高導(dǎo)熱性和高耐磨性等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于電力、電子、機(jī)械等工業(yè)領(lǐng) 域，如用作集成電路的引線框架、大型電氣機(jī)車的架空導(dǎo)線、連鑄機(jī)結(jié)晶器內(nèi)襯和電阻焊電 極等。傳統(tǒng)A1 203彌散強(qiáng)化銅合金的制備工藝流程為：CuAl合金+氧源（Cu20)-混合一等 靜壓成形一內(nèi)氧化一還原一燒結(jié)一熱擠壓一拉拔一合金。整個(gè)工藝存在流程復(fù)雜、原材料 利用率低、能耗大、產(chǎn)品穩(wěn)定性差和成本高等問(wèn)題。
[0003] 高速壓制技術(shù)是一種極具優(yōu)勢(shì)的粉末成形技術(shù)，兼具動(dòng)態(tài)壓制的高沖擊能量和傳 統(tǒng)壓制的高效平穩(wěn)等共同特征，可實(shí)現(xiàn)冷態(tài)下粉末的高致密成形和連續(xù)化生產(chǎn)，具有成本 低、壓坯密度高且分布均勻、低彈性后效和高精度等特點(diǎn)?；诟咚賶褐埔子讷@得高致密度 壓坯的特性，將內(nèi)氧化工藝與高速壓制技術(shù)相結(jié)合有望開(kāi)發(fā)一種短流程、低成本制備A1 203 彌散銅合金的新技術(shù)。
[0004] CN201310241358. 9以A1203彌散強(qiáng)化銅粉為原料，通過(guò)高速壓制成形和燒結(jié)制備 A1203彌散強(qiáng)化銅合金。
[0005] CN201410132722. 2通過(guò)內(nèi)氧化法制備A1203彌散強(qiáng)化銅合金粉，經(jīng)過(guò)低沖擊速度 下高速壓制成形、預(yù)燒結(jié)和高沖擊速度下高速?gòu)?fù)壓和高溫?zé)Y(jié)制備A1 203彌散強(qiáng)化銅合金。 但在這些專利中，用于高速壓制成形的原料均為內(nèi)氧化法制得的A1 203彌散強(qiáng)化銅粉末。而 CuAl合金粉末在內(nèi)氧化時(shí)由于放熱反應(yīng)容易發(fā)生結(jié)塊現(xiàn)象，而且結(jié)塊現(xiàn)象隨合金中A1含 量的增加會(huì)變得更加嚴(yán)重。為了獲得A1 203彌散強(qiáng)化銅粉末，必須將內(nèi)氧化后板結(jié)的粉料破 碎、篩分及還原。此外，隨著合金中A1 203含量的增加，A1203彌散強(qiáng)化銅粉末的成形性也顯 著變差。對(duì)于A1 203質(zhì)量含量大于1%的彌散強(qiáng)化銅粉末，即使采用高速壓制技術(shù)也難以獲 得高的壓坯致密度。
[0006] 本發(fā)明將內(nèi)氧化法和高速壓制相結(jié)合，先對(duì)CuAl合金粉和Cu20粉的混合粉末進(jìn) 行高速壓制成形，然后進(jìn)行內(nèi)氧化-還原燒結(jié)一體化處理，在此處理過(guò)程中實(shí)現(xiàn)A1 203彌散 強(qiáng)化銅粉末的制備和燒結(jié)致密化，開(kāi)發(fā)出一種短流程制備高性能A120 3散銅合金的新技術(shù)， 不僅節(jié)省了常規(guī)制備A1203彌散銅合金所需的擠壓、拉拔或破碎、篩分等流程，大大簡(jiǎn)化了 制備工藝，降低了制造成本，而且可以制備A1 203質(zhì)量含量超過(guò)1%的彌散強(qiáng)化銅合金。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于提供一種A1203彌散強(qiáng)化銅合金的短流程制備方法，以簡(jiǎn)化其 制備流程，降低其制造成本。
[0008] 本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)： 步驟1 :以CuAl合金粉為原料，以Cu20為氧化劑，按比例進(jìn)行配料后，將粉末混合均 勻； 步驟2 :將混合粉末進(jìn)行高速壓制成形； 步驟3 :將所得壓坯置于氣氛燒結(jié)爐中，依次進(jìn)行內(nèi)氧化-還原燒結(jié)一體化處理，制備 A1203彌散強(qiáng)化銅合金。
[0009] 所述混合粉末以CuAl合金粉中的A1含量計(jì)，加入其質(zhì)量8. (Γ8. 8倍的Cu20粉。
[0010] 所述CuAl合金粉末中A1元素的質(zhì)量百分含量為0. 15?1. 95%。
[0011] 所述混合粉末壓坯的沖擊速度為7. 7?8. 5m/s，沖擊能量與裝粉量之比為1246? 1510J:20g。
[0012] 所述內(nèi)氧化-還原燒結(jié)一體化處理是在氣氛燒結(jié)爐中依次在氮?dú)庵?00°C處理lh 和氫氣中104(Tl080°C處理lh。
[0013] 常規(guī)內(nèi)氧化法添加的Cu20粉為理論添加量的1. 2(Tl. 30倍，本發(fā)明為理論添加量 的1.0(Tl. 10倍；本發(fā)明采用高速壓制成形能獲得高致密度的壓坯，有利于通過(guò)添加較少 的Cu20粉即實(shí)現(xiàn)充分的內(nèi)氧化，從而能保證制備合金的均勻性、高硬度和高導(dǎo)電性。
[0014] 本發(fā)明將內(nèi)氧化法和高速壓制相結(jié)合，通過(guò)高速壓制實(shí)現(xiàn)混合粉末的高致密成 形，在氣氛燒結(jié)爐中依次進(jìn)行內(nèi)氧化和還原燒結(jié)一體化處理，制備A1 203彌散強(qiáng)化銅合金。 與傳統(tǒng)內(nèi)氧化法制備A1203彌散強(qiáng)化銅合金的工藝相比，本發(fā)明大大簡(jiǎn)化了 A1203彌散強(qiáng)化 銅合金的制備工藝，省去了熱擠壓和拉拔等變形加工工序或制粉過(guò)程中的破碎、篩分等工 序，可有效提高材料利用率及成品率，降低了其制造成本。

【具體實(shí)施方式】
[0015] 下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明，但本發(fā)明實(shí)施方式不限于此。
[0016] 實(shí)施例1 以市售的-100目、A1質(zhì)量含量0. 15%的水霧化CuAl合金粉為原料，以-325目的Cu20 為氧化劑，在CuAl合金粉中加入其所含A1質(zhì)量8. 0倍的Cu20粉，在V型混料機(jī)中充分混 合后，采用沖擊速度為7. 7m/s，沖擊能量與裝粉量之比為1246J:20g高速壓制混合粉末制 備壓坯，將壓坯置于氣氛燒結(jié)爐中，依次在氮?dú)庵?00°C處理lh，氫氣中1040°C處理lh，制 備A1 203彌散強(qiáng)化銅合金。經(jīng)測(cè)試，其導(dǎo)電率為88%IACS，硬度為70HRB。
[0017] 實(shí)施例2 以市售的-100目、A1質(zhì)量含量0. 18%的水霧化CuAl合金粉為原料，以-325目的Cu20 為氧化劑，在CuAl合金粉中加入其所含A1質(zhì)量8. 2倍的Cu20粉，在V型混料機(jī)中充分混 合后，采用沖擊速度為7.9m/s，沖擊能量與裝粉量之比為1325J:20g高速壓制混合粉末制 備壓坯，將壓坯置于氣氛燒結(jié)爐中，依次在氮?dú)庵?00°C處理lh，氫氣中1060°C處理lh，制 備A1 203彌散強(qiáng)化銅合金。經(jīng)測(cè)試，其導(dǎo)電率為86%IACS，硬度為75HRB。
[0018] 實(shí)施例3 以市售的-100目、A1質(zhì)量含量0. 55%的水霧化CuAl合金粉為原料，以-325目的Cu20 為氧化劑，在CuAl合金粉中加入其所含A1質(zhì)量8. 5倍的Cu20粉，在V型混料機(jī)中充分混 合后，采用沖擊速度為8. 3m/s，沖擊能量與裝粉量之比為1458J: 20g高速壓制混合粉末制 備壓坯，將壓坯置于氣氛燒結(jié)爐中，依次在氮?dú)庵?00°C處理lh，氫氣中1070°C處理lh，制 備A1203彌散強(qiáng)化銅合金。經(jīng)測(cè)試，其導(dǎo)電率為78%IACS，硬度為85HRB。
[0019] 實(shí)施例4 以市售的-100目、A1質(zhì)量含量1. 96%的水霧化CuAl合金粉為原料，以-325目的Cu20 為氧化劑，在CuAl合金粉中加入其所含A1質(zhì)量8. 8倍的Cu20粉，在V型混料機(jī)中充分混 合后，采用沖擊速度為8. 5m/s，沖擊能量與裝粉量之比為1510J: 20g高速壓制混合粉末制 備壓坯，將壓坯置于氣氛燒結(jié)爐中，依次在氮?dú)庵?00°C處理lh，氫氣中1080°C處理lh，制 備A1 203彌散強(qiáng)化銅合金。經(jīng)測(cè)試，其導(dǎo)電率為61%IACS，硬度為88HRB。
【權(quán)利要求】
1. 一種氧化鋁彌散強(qiáng)化銅合金的粉末冶金制備方法，其特征在于由以下步驟組成： 步驟1 :以CuAl合金粉為原料，以Cu20為氧化劑，按比例進(jìn)行配料后，將粉末混合均 勻； 步驟2 :將混合粉末進(jìn)行高速壓制成形； 步驟3 :所得壓坯置于氣氛燒結(jié)爐中，依次進(jìn)行內(nèi)氧化-還原燒結(jié)一體化處理，制備 A1203彌散強(qiáng)化銅合金。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化鋁彌散強(qiáng)化銅合金的粉末冶金制備方法，其特征是所述 混合粉末以CuAl合金粉中的A1含量計(jì)，加入其質(zhì)量8. (Γ8. 8倍的Cu20粉。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的氧化鋁彌散強(qiáng)化銅合金的粉末冶金制備方法，其特征是 所述CuAl合金粉中A1元素的質(zhì)量百分含量為0. 15?1. 95%。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化鋁彌散強(qiáng)化銅合金的粉末冶金制備方法，其特征是混合 粉末壓坯的沖擊速度為7. 7?8. 5m/s，沖擊能量與裝粉量之比為1246?1510J:20g。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化鋁彌散強(qiáng)化銅合金的粉末冶金制備方法，其特征是所 述內(nèi)氧化-還原燒結(jié)一體化處理是在氣氛燒結(jié)爐中依次在氮?dú)庵?00°C處理lh和氫氣中 1040 ?1080°C處理 lh。
【文檔編號(hào)】C22C1/05GK104141061SQ201410382438
【公開(kāi)日】2014年11月12日 申請(qǐng)日期:2014年8月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月6日
【發(fā)明者】閆志巧, 陳 峰, 蔡一湘 申請(qǐng)人:廣東省工業(yè)技術(shù)研究院(廣州有色金屬研究院)