銅基復(fù)合材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種銅基復(fù)合材料及其制備方法，該復(fù)合材料含有以下質(zhì)量百分含量的組分：粒度≤83μm、純度≥99.4%的鉬粉4～8%、粒度≤85μm、純度≥99.8%的石墨粉7～9%、粒度≤45μm、純度≥98.8%的硼化鈦5～9%、粒度≤60μm、純度≥99.2%的氧化銀4～12%、粒度≤100μm、純度≥99.6%的氧化錫5～8%、粒度為0.02～5μm、純度≥99.8%的碳酸鈣6～7%、其余為粒度≤70μm、純度≥99.3%的銅粉。制備方法：將各成分混勻后烘干，烘干溫度為155～165℃，烘干時(shí)間1～2h；過(guò)GB6003規(guī)定的200目篩；在600～700MPa的壓力下壓制成型；燒結(jié)，燒結(jié)溫度為600～700℃，燒結(jié)壓力為2～3MPa，保溫時(shí)間為30～40min；降溫冷卻至15～30℃。碳酸鈣的加入明顯增強(qiáng)了本發(fā)明復(fù)合材料的力學(xué)性能。
【專利說(shuō)明】銅基復(fù)合材料及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于冶金復(fù)合材料領(lǐng)域，尤其涉及一種銅基復(fù)合材料及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 粉末冶金具有獨(dú)特的化學(xué)組成和機(jī)械、物理性能，而這些性能是用傳統(tǒng)的熔鑄方 法無(wú)法獲得的。運(yùn)用粉末冶金技術(shù)可以直接制成多孔、半致密或全致密材料和制品，如含油 軸承、齒輪、凸輪、導(dǎo)桿、刀具等，是一種少無(wú)切削工藝。復(fù)合材料（Composite materials), 是由兩種或兩種以上不同性質(zhì)的材料，通過(guò)物理或化學(xué)的方法，在宏觀(微觀）上組成具有 新性能的材料。各種材料在性能上互相取長(zhǎng)補(bǔ)短，產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，使復(fù)合材料的綜合性能優(yōu) 于原組成材料而滿足各種不同的要求。現(xiàn)有技術(shù)的銅基復(fù)合材料由于各種組分的添加，容 易使基體變形，導(dǎo)致基體不穩(wěn)定，降低其力學(xué)性能。
[0003] 銅基復(fù)合材料的是由纖維等增強(qiáng)材料與銅粉等2種或2種以上性質(zhì)不同的材料， 通過(guò)各種工藝手段組合而成。它與纖維增強(qiáng)塑料（FRP)、纖維增強(qiáng)金屬（FRM)、金屬-塑料層 疊材料等相當(dāng)，具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、剛度好的特點(diǎn)，這些復(fù)合材料在汽車零部件上應(yīng)用很 盛行。但是現(xiàn)有技術(shù)的銅基復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度一般，使用范圍受限。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種銅基復(fù)合材料及其制備方法，復(fù)合材料的 拉伸強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度較強(qiáng)，力學(xué)性能良好。
[0005] 為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案： 銅基復(fù)合材料，含有以下質(zhì)量百分含量的組分：粒度< 83 μ m、純度> 99. 4%的鑰粉 4?8%、粒度彡85 μ m、純度彡99. 8%的石墨粉7?9%、粒度彡45 μ m、純度彡98. 8%的硼化 鈦5?9%、粒度彡60 μ m、純度彡99. 2%的氧化銀4?12%、粒度彡100 μ m、純度彡99. 6%的 氧化錫5?8%、粒度為0. 02?5 μ m、純度彡99. 8%的碳酸鈣6?7%、其余為粒度彡70 μ m、 純度彡99. 3%的銅粉。
[0006] 作為對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，銅基復(fù)合材料，含有以下質(zhì)量百分含量的組分：鑰粉 6%、石墨粉8%、硼化鈦7%、氧化銀8%、氧化錫6%、碳酸鈣6. 5%、其余為銅粉。
[0007] 作為對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，碳酸鈣為微細(xì)碳酸鈣粉，粒徑為0. 1 μ m?1 μ m。
[0008] 上述銅基復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟： (1) 將鑰粉、石墨粉、硼化鈦、氧化銀、氧化錫、碳酸鈣粉、銅粉混勻后烘干，烘干溫度為 155?165°C，烘干時(shí)間1?2h ; (2) 過(guò)GB6003規(guī)定的200目篩； (3) 在600?700MPa的壓力下壓制成型； (4) 燒結(jié)，燒結(jié)溫度為600?700°C，燒結(jié)壓力為2?3MPa，保溫時(shí)間為30?40min。
[0009] (5 )降溫冷卻至15?30 °C。
[0010] 步驟（4)升溫速率為80?90°C /min。
[0011] 步驟（5)降溫速率為I. 5°C /min。
[0012] 原理：碳酸鈣的加入限制了基體的變形，導(dǎo)致基體處于很高的應(yīng)力狀態(tài)，宏觀上增 強(qiáng)了復(fù)合材料的力學(xué)性能。
[0013] 有益效果 本發(fā)明的拉伸強(qiáng)度為269?276MPa，屈服強(qiáng)度為178?180MPa，彈性模量為86? 89GPa，說(shuō)明碳酸鈣的加入明顯增強(qiáng)了復(fù)合材料的力學(xué)性能。

【具體實(shí)施方式】
[0014] 下面通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)介紹，但不局限于此。
[0015] 實(shí)施例1 銅基復(fù)合材料，含有以下質(zhì)量百分含量的組分：粒度< 83 μ m、純度> 99. 4%的鑰粉 6%、粒度彡85 μ m、純度彡99. 8%的石墨粉8%、粒度彡45 μ m、純度彡98. 8%的硼化鈦7%、粒 度彡60 μ m、純度彡99. 2%的氧化銀8%、粒度彡100 μ m、純度彡99. 6%的氧化錫6%、粒度為 0. 02?5 μ m、純度彡99. 8%的碳酸鈣6. 5%、其余為粒度彡70 μ m、純度彡99. 3%的銅粉。
[0016] 碳酸鈣為微細(xì)碳酸鈣粉，粒徑為0. 1 μ m?1 μ m。
[0017] 上述銅基復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟： (1) 將鑰粉、石墨粉、硼化鈦、氧化銀、氧化錫、碳酸鈣粉、銅粉混勻后烘干，烘干溫度為 155?165°C，烘干時(shí)間1?2h ; (2) 過(guò)GB6003規(guī)定的200目篩； (3) 在600?700MPa的壓力下壓制成型； (4) 燒結(jié)，燒結(jié)溫度為600?700°C，燒結(jié)壓力為2?3MPa，保溫時(shí)間為30?40min。
[0018] (5)降溫冷卻至15?30°C。
[0019] 步驟（4)升溫速率為80?90°C/min。
[0020] 步驟（5)降溫速率為I. 5°C /min。
[0021] 實(shí)施例2 銅基復(fù)合材料，含有以下質(zhì)量百分含量的組分：粒度< 83 μ m、純度> 99. 4%的鑰粉 4%、粒度彡85 μ m、純度彡99. 8%的石墨粉7%、粒度彡45 μ m、純度彡98. 8%的硼化鈦5%、粒 度彡60 μ m、純度彡99. 2%的氧化銀4%、粒度彡100 μ m、純度彡99. 6%的氧化錫5%、粒度為 0. 02?5 μ m、純度彡99. 8%的碳酸鈣6%、其余為粒度彡70 μ m、純度彡99. 3%的銅粉。
[0022] 上述銅基復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟： (1) 將鑰粉、石墨粉、硼化鈦、氧化銀、氧化錫、碳酸鈣粉、銅粉混勻后烘干，烘干溫度為 155?165°C，烘干時(shí)間1?2h ; (2) 過(guò)GB6003規(guī)定的200目篩； (3) 在600?700MPa的壓力下壓制成型； (4) 燒結(jié)，燒結(jié)溫度為600?700°C，燒結(jié)壓力為2?3MPa，保溫時(shí)間為30?40min。
[0023] (5 )降溫冷卻至15?30 °C。
[0024] 步驟（4)升溫速率為80?90°C /min。
[0025] 步驟（5)降溫速率為I. 5°C /min。
[0026] 實(shí)施例3 銅基復(fù)合材料，含有以下質(zhì)量百分含量的組分：粒度< 83 μ m、純度彡99. 4%的鑰粉8%、 粒度彡85 μ m、純度彡99. 8%的石墨粉9%、粒度彡45 μ m、純度彡98. 8%的硼化鈦9%、粒度 彡60 μ m、純度彡99. 2%的氧化銀12%、粒度彡100 μ m、純度彡99. 6%的氧化錫8%、粒度為 0. 02?5 μ m、純度彡99. 8%的碳酸鈣7%、其余為粒度彡70 μ m、純度彡99. 3%的銅粉。
[0027] 上述銅基復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟： (1) 將鑰粉、石墨粉、硼化鈦、氧化銀、氧化錫、碳酸鈣粉、銅粉混勻后烘干，烘干溫度為 155?165°C，烘干時(shí)間1?2h ; (2) 過(guò)GB6003規(guī)定的200目篩； (3) 在600?700MPa的壓力下壓制成型； (4) 燒結(jié)，燒結(jié)溫度為600?700°C，燒結(jié)壓力為2?3MPa，保溫時(shí)間為30?40min。
[0028] (5)降溫冷卻至15?30°C。
[0029] 步驟（4)升溫速率為80?90°C /min。
[0030] 步驟（5)降溫速率為I. 5°C /min。
[0031] 實(shí)施例4 銅基復(fù)合材料，含有以下質(zhì)量百分含量的組分：粒度< 83 μ m、純度> 99. 4%的鑰粉 5%、粒度彡85 μ m、純度彡99. 8%的石墨粉8%、粒度彡45 μ m、純度彡98. 8%的硼化鈦6%、粒 度彡60 μ m、純度彡99. 2%的氧化銀5%、粒度彡100 μ m、純度彡99. 6%的氧化錫6%、粒度為 0. 02?5 μ m、純度彡99. 8%的碳酸鈣6. 3%、其余為粒度彡70 μ m、純度彡99. 3%的銅粉。
[0032] 上述銅基復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟： (1) 將鑰粉、石墨粉、硼化鈦、氧化銀、氧化錫、碳酸鈣粉、銅粉混勻后烘干，烘干溫度為 155?165°C，烘干時(shí)間1?2h ; (2) 過(guò)GB6003規(guī)定的200目篩； (3) 在600?700MPa的壓力下壓制成型； (4) 燒結(jié)，燒結(jié)溫度為600?700°C，燒結(jié)壓力為2?3MPa，保溫時(shí)間為30?40min。
[0033] (5)降溫冷卻至15?30°C。
[0034] 步驟（4)升溫速率為80?90°C /min。
[0035] 步驟（5)降溫速率為I. 5°C /min。
[0036] 對(duì)比例I 與實(shí)施例1相同，不同在于：不加碳酸鈣。
[0037] 性能測(cè)試試驗(yàn) 測(cè)試結(jié)果見(jiàn)下表1。
[0038] 表 1

【權(quán)利要求】
1. 銅基復(fù)合材料，其特征在于，含有以下質(zhì)量百分含量的組分：粒度< 83i!m、純度 彡99. 4%的鑰粉4?8%、粒度彡85 ii m、純度彡99. 8%的石墨粉7?9%、粒度彡45 ii m、純度 彡98. 8%的硼化鈦5?9%、粒度彡60 ii m、純度彡99. 2%的氧化銀4?12%、粒度彡100 ii m、 純度彡99. 6%的氧化錫5?8%、粒度為0. 02?5 ii m、純度彡99. 8%的碳酸鈣6?7%、其余 為粒度< 70 ii m、純度彡99. 3%的銅粉。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的銅基復(fù)合材料，其特征在于含有以下質(zhì)量百分含量的組分， 鑰粉6%、石墨粉8%、硼化鈦7%、氧化銀8%、氧化錫6%、碳酸鈣6. 5%、其余為銅粉。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的銅基復(fù)合材料，其特征在于，碳酸鈣為微細(xì)碳酸鈣粉，粒徑為 0. 1 u m ~ 1 u m。
4. 基于權(quán)利要求1所述的銅基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟： (1) 將鑰粉、石墨粉、硼化鈦、氧化銀、氧化錫、碳酸鈣粉、銅粉混勻后烘干，烘干溫度為 155?165°C，烘干時(shí)間1?2h ; (2) 過(guò)GB6003規(guī)定的200目篩； (3) 在600?700MPa的壓力下壓制成型； (4) 燒結(jié)，燒結(jié)溫度為600?700°C，燒結(jié)壓力為2?3MPa，保溫時(shí)間為30?40min ; (5) 降溫冷卻至15?30°C。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的銅基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，步驟（4)升溫速率為 80 ?90°C /min。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的銅基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，步驟（5)降溫速率為 L 5°C /min。
【文檔編號(hào)】C22C32/00GK104328298SQ201410564286
【公開(kāi)日】2015年2月4日 申請(qǐng)日期:2014年10月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月22日
【發(fā)明者】劉莉, 王爽, 邱晶, 劉曉東, 黃明明 申請(qǐng)人:蘇州萊特復(fù)合材料有限公司