[发明专利]一种超细或纳米钼铜复合粉末及其合金的制备方法

说明书

技术领域：本发明涉及一种采用纳米技术制备超细或纳米钼铜复合粉末及其细晶合金。

背景技术：Mo-Cu合金具备良好导电导热性、抗高温、耐烧蚀、高强度、高硬度等性能特点，广泛地应用于电工电子、仪器仪表、国防军工、航空航天等领域。钼铜合金通常采用粉末冶金液相烧结法和熔渗法制备，但由于钼与铜之间互不相溶、润湿性较差，两者熔点相差很大，以及传统粉末冶金方法所采用的粉末粒度粗大，导致钼铜复合材料在液相烧结时致密化难以达到98％以上的相对密度，在合金性能、材料成分、组织结构和密度等方面难以满足要求，因而这种方法存在很大的问题和不足。采用纳米粉末制备钼铜合金能够缩短粉末颗粒间的物质传输距离，提高系统的烧结活性，容易实现材料的高致密化，可达到接近完全致密的相对密度，能满足材料高导电导热性、高强度、高气密性等的要求。因此近年来采用纳米粉体促进、改善及制备纳米结构钼铜合金引起了广泛重视。

机械合金化法是目前制备具有纳米晶结构复合粉末最普遍最常见的方法，该方法通过高能球磨对钼、铜混合粉末进行强烈的撞击、研磨和搅拌，将粉末破碎成纳米级粒子，同时不同元素之间还发生相互扩散，从而获得成分超均匀分布、纳米晶尺寸的钼铜复合粉末。但该方法最大缺点是生产时间长，粉末批量制备受到限制，粉末体严重挤压变形造成内应力大和片层状粉末形貌不利于成形，而且长时间球磨引入氧含量和其它球磨夹杂物，从而降低合金性能。

氧化物共还原法也有人用来研究制备Mo-Cu复合粉末，该方法是用钼的氧化物(如：MoO₃，MoO₂)，或重钼酸铵ADM(NH₄)₂Mo₂O₇、钼酸六铵AMP(NH₄)₆Mo₇O₂₄·4H₂O等钼盐与铜的氧化物(CuO，Cu₂O)混合球磨再还原得到钼铜复合粉末，但这种方法在成分均匀性、粉末粒度和粉末成分控制等方面存在问题，不利于制备高活性的成分均匀分布的纳米粒度Mo-Cu复合粉末。

凝胶-共还原法是以(NH₄)₆Mo₇O₂₄·4H₂O和CuO为前驱体，采用有机物辅助的凝胶工艺制得干凝胶，干凝胶经煅烧、还原后，获得平均粒度为200nm的超细Mo-Cu复合粉末，该粉末具有很高的烧结活性，其压坯式样在1150℃下氢气烧结可获得相对密度为99.65％的钼铜合金，其缺点是凝胶的制备过程中工艺复杂，不宜规模生产。

发明内容：本发明综合利用现有工艺方法的长处，克服其不足，提出从原子角度设计制备成分均一的溶胶体，用喷雾干燥一两步还原技术批量制备超细或纳米钼铜复合粉末，粉末平均晶粒尺寸小于50nm。与已有方法相比，本发明适合于工业化生产，而且更容易控制粉末成分和成分的均匀性、粉末纯度、粒度和形貌。采用该技术制备的粉末可以在1020-1250℃一次烧结制备密度大于99.7％和拉伸力学性能很高的细晶合金。

为达到上述目的，本发明采用的方案是：

(1)采用钼盐和铜盐晶体为原料。

(2)将(1)中的原料按所需的钼铜成分比例分别配制成水溶液，然后再混合在一起，其浓度为10～30wt％。

(3)在(2)溶液中0.5-10wt％加入表面活性剂，控制PH≤6，充分搅拌均匀后，得到透明胶体。

(4)在(3)中的胶体在喷雾干燥机上进行喷雾热解，制得超细混合粉末前驱体。

(5)将(4)制得的超细混合粉末在200～450℃之间煅烧，得到钼铜复合氧化物混合粉末。

(6)将(5)制得的超细粉末前驱体在还原气氛H₂中，分别经200～450℃(30-120min)和600～940℃(30-120min)两步还原后超细或纳米钼铜复合粉末。

(7)将该粉末制成的压坯式样在氢气气氛中于1020～1250℃烧结30-120min，可得到性能良好的钼铜合金。

所述钼盐包括：重钼酸盐、四钼酸盐、七(仲)钼酸盐、八钼酸盐等；

所述铜盐包括：硝酸铜、氯化铜、硫酸铜、醋酸铜等；

所述表面活性剂包括：氨水、硝酸、盐酸、硫酸、聚乙二醇、柠檬酸及柠檬酸盐、N，N-二甲基甲酰胺中的一种、两种或两种以上。

本发明的优点和积极效果，体现在：