本發(fā)明屬金屬材料領(lǐng)域，特別涉及一種富硼微納米球增強(qiáng)銅基復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
銅合金具有優(yōu)良的導(dǎo)熱性、延展性和耐蝕性，且產(chǎn)生的銅離子能夠殺死微生物，防止海洋生物堵塞銅合金管，因此是艦艇、核電站、海水淡化工程等眾多與海洋相關(guān)的領(lǐng)域應(yīng)用于冷凝管等換熱產(chǎn)品的最佳材料。微量硼加入到銅合金中，細(xì)化晶粒，使界面面積增大，形成大陽極小陰極，減小腐蝕速率。同時(shí)，填充到晶界和銅離子空位處，增加膜的離子阻力，進(jìn)一步提高銅合金的耐蝕性能。但目前在海水環(huán)境中被大量使用的銅合金主要有：鋁黃銅、鋁青銅、錫黃銅、鈦青銅和各種白銅等，對于硼增強(qiáng)的耐蝕性銅合金未有報(bào)道。然而，青銅中因含有價(jià)格昂貴的錫，而使生產(chǎn)成本增加；白銅硬度高，加工成器件的難度大，導(dǎo)致生產(chǎn)成本較高；而鋁黃銅脫鋅腐蝕嚴(yán)重。專利號(hào)為201410310116.5的中國專利，公開了一種青銅防腐劑，但其操作流程復(fù)雜，原料中含有大量添加劑，對環(huán)境造成破壞；專利號(hào)為201010279834.2的中國專利，公開了一種白銅B30防腐蝕方法，但其通過二次處理產(chǎn)生防腐蝕效果，增加生產(chǎn)流程，降低生產(chǎn)效率。因此，找到一種工藝簡單易行、成本低廉且耐腐蝕性能優(yōu)異的銅基復(fù)合材料及其制備方法具有重要的實(shí)際意義。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種低成本、工藝操作簡單，高耐蝕的富硼微納米球增強(qiáng)銅基復(fù)合材料及其制備方法。
本發(fā)明是通過以下方式實(shí)現(xiàn)的：
一種富硼微納米球增強(qiáng)銅基復(fù)合材料，其特征是它由銅和硼組成，各組分的質(zhì)量百分比為：銅93.5-99.5，硼0.5-6.5。
一種富硼微納米球增強(qiáng)銅基復(fù)合材料的制備方法，其特征是包括以下步驟：
(1)首先按質(zhì)量百分比稱取制備富硼微納米球增強(qiáng)銅基復(fù)合材料所需要的原料：工業(yè)純銅71.5-99％，硼酐(B2O3,≥98.0％)1-18.0％，工業(yè)純鋁1-12.5％；
(2)在惰性氣體保護(hù)下，將步驟(1)稱量好的工業(yè)純銅放置到高頻感應(yīng)爐中加熱至1500℃左右，然后將工業(yè)純鋁預(yù)熱后，加入到熔化的工業(yè)純銅中，并用石墨棒緩慢攪拌均勻，隨后將硼酐預(yù)熱后加入熔體，反應(yīng)完成后，將熔融金屬澆注到提前預(yù)熱的模具中冷卻，得到Cu-B合金；
(3)將Cu-B合金在玻璃管中高溫重熔，用單輥激冷裝置快速冷卻Cu-B合金，甩成條帶狀物質(zhì)。
上述一種富硼微納米球增強(qiáng)銅基復(fù)合材料的制備方法，其特征是：步驟(1)中的工業(yè)純銅為一號(hào)工業(yè)純銅；硼酐需要用鋁箔包裹后加入，且硼酐中的B2O3質(zhì)量百分比≥98％；步驟(3)中的單輥激冷裝置的轉(zhuǎn)速為2000轉(zhuǎn)/分，溫度不低于1500℃。
用該方法制備的富硼微納米球增強(qiáng)銅基復(fù)合材料的組成為：
成分 含量(wt％)
銅(Cu) 93.5-99.5
硼(B) 0.5-6.5
本發(fā)明以硼酐為硼源制備富硼微納米球增強(qiáng)銅基復(fù)合材料，在熔體中原位生成的富硼微納米球細(xì)小穩(wěn)定且彌散分布；該制備工藝簡單、效率高、成本低；制備的富硼微納米球增強(qiáng)銅基復(fù)合材料具有優(yōu)異的耐腐蝕性能和力學(xué)性能，滿足實(shí)際生產(chǎn)和應(yīng)用。
具體實(shí)施方式
下面給出本發(fā)明的三個(gè)最佳實(shí)施例：
實(shí)施例1
(1)按質(zhì)量百分比稱取原料，工業(yè)純銅94.3％，硼酐(B2O3，≥98.0％) 3.2％，工業(yè)純鋁2.5％；
(2)在Ar氣保護(hù)下，將稱量好的工業(yè)純銅放入高頻感應(yīng)爐中加熱至1500℃左右，然后將預(yù)熱好的工業(yè)純鋁加入到熔體中，并用石墨棒緩慢攪拌均勻，再將預(yù)熱好的硼酐加入，反應(yīng)完成10分鐘后，將Cu-B合金澆注到提前預(yù)熱的U型模具中冷卻，得到Cu-B合金鑄錠。
(3)將Cu-B合金在玻璃管中高溫重熔，用單輥激冷裝置快速冷卻Cu-B合金，并甩成條帶狀物質(zhì)，轉(zhuǎn)速為1500轉(zhuǎn)/分。
所制備富硼微納米球增強(qiáng)銅基復(fù)合材料的組成為：
成分 含量(wt.％)
銅(Cu) 99
硼(B) 1
實(shí)施例2
(1)按質(zhì)量百分比稱取原料，工業(yè)純銅85.75％，硼酐(B2O3，≥98.0％)8.0％，工業(yè)純鋁6.25％；
(2)在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，將稱量好的工業(yè)純銅放入高頻感應(yīng)爐中加熱至1500℃左右，然后將預(yù)熱好的工業(yè)純鋁加入到熔體中，并用石墨棒緩慢攪拌均勻，再將預(yù)熱好的硼酐加入，反應(yīng)完成10分鐘后，將Cu-B合金澆注到提前預(yù)熱的U型模具中冷卻，得到Cu-B合金鑄錠。
(3)將Cu-B合金在玻璃管中高溫重熔，用單輥激冷裝置快速冷卻Cu-B合金，并甩成條帶狀物質(zhì)，轉(zhuǎn)速為1800轉(zhuǎn)/分。
所制備富硼微納米球增強(qiáng)銅基復(fù)合材料的組成為：
成分 含量(wt.％)
銅(Cu) 97.2
硼(B) 2.8
實(shí)施例3
(1)按質(zhì)量百分比稱取原料，工業(yè)純銅71.5％，硼酐(B2O3，≥98.0％)16.0％，工業(yè)純鋁12.5％；
(2)在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，將稱量好的工業(yè)純銅放入高頻感應(yīng)爐中加熱至1500℃左右，然后將預(yù)熱好的工業(yè)純鋁加入到熔體中，并用石墨棒緩慢攪拌均勻，再預(yù)熱好的硼酐加入，反應(yīng)完成10分鐘后，將Cu-B合金澆注到提前預(yù)熱的U型模具中冷卻，得到Cu-B合金鑄錠。
(3)將Cu-B合金在玻璃管中高溫重熔，用單輥激冷裝置快速冷卻Cu-B合金，并甩成條帶狀物質(zhì)，轉(zhuǎn)速為2000轉(zhuǎn)/分；
所制備富硼微納米球增強(qiáng)銅基復(fù)合材料的組成為：
成分 含量(wt.％)
銅(Cu) 93.5
硼(B) 6.5。