[发明专利]采用Ce－CuCr预合金粉末制备Cu/Cr2O3复合材料的方法

说明书

技术领域

本发明属于金属基复合材料制备技术领域，具体涉及一种采用Ce-CuCr预合金粉末制备Cu/Cr₂O₃复合材料的方法。

背景技术

氧化物粒子增强铜基复合材料由于具有高强度、高导电性以及良好的高温性能，因此在电极材料、电接触材料及集成电路引线框架材料等方面有广阔的应用前景。

为了实现氧化物弥散强化铜基复合材料高温下兼备高强度和高传导性，氧化物质点必须以细小的尺寸均匀分布在铜基体中。为了达到这一目标，目前的研究主要集中在优化制备工艺和改进制备方法方面，现有的制备方法中，内氧化法被公认为是最佳的合成方法。内氧化法是将Cu基合金粉末中的合金元素氧化成细小、均匀分布的氧化物质点，以达到弥散强化的目的。但是无论是内氧化铜中的Al或Cr，在内氧化的后期，均存在氧化速率缓慢、生成的氧化物在晶界偏聚的现象，限制了内氧化方法的广泛应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种采用Ce-CuCr预合金粉末制备Cu/Cr₂O₃复合材料的方法，该方法制得的Cu/Cr₂O₃复合材料不仅高温下具有高强度和高传导的性能，而且解决了生成的氧化物容易在晶界产生偏聚的问题。

本发明所采用的技术方案是，采用Ce-CuCr预合金粉末制备Cu/Cr₂O₃复合材料的方法，按以下步骤进行，

步骤a、制备Ce-铜中间合金粉末：将铜棒钻孔，在铜棒中放入占总重量10wt％的Ce的细条，用铜粉密封后放到坩埚里，在真空炉中进行熔炼，熔炼成Ce占总重量10％的Cu-Ce中间合金，将该Cu-Ce中间合金雾化成粉末，将该粉末过筛，得到粒度为100～200微米的中间合金粉末；

步骤b、制备预合金粉末：分别称取铜粉、铬粉和上步制得的Cu-Ce中间合金粉末，铬粉的重量为铜粉重量的3％，Cu-Ce中间合金粉末的量为：使Cu-Ce中间合金粉末中Ce的重量占铜粉重量的0.05％～0.12％，

将上述称量好的Cu-Ce中间合金粉末、铬粉以及少量的酒精一起放入100～120r/min的卧式球磨机上进行球磨，控制球料比为10∶1～12∶1，球磨4～6小时后，加入上述称量好的铜粉再进行球磨，控制球料比为15∶1～20∶1，球磨40～48小时，得到预合金粉末；

步骤c、制备复合粉末：将上步制得的预合金粉末中加入氧化亚铜粉进行球磨，使预合金粉末中Cr与氧化亚铜粉的质量比为2∶1，控制球料比为15∶1～20∶1，球磨10～12小时，得到复合粉末；

步骤d、烧结：将上步制得的复合粉末冷压成型后，在真空炉中烧结，即制得Cu/Cr₂O₃复合材料。

本发明的方法，采用添加Ce元素来制备Cu/Cr₂O₃复合材料，由于Ce元素和铜的原子半径相差很大，Ce元素的添加会给铜造成很大的晶格畸变，这给氧的扩散提供了快速扩散通道，从而促进了内氧化的进行，避免了在晶界产生偏聚的现象；同时，Ce元素的添加可以净化基体，细化晶粒，Ce和杂质形成高熔点化合物，还可以起到钉扎作用，提高了材料的高温性能。

附图说明

图1是本发明制备方法的工艺流程图；

图2是Cu/Cr₂O₃复合材料的显微组织图，其中a为本发明方法得到的复合材料显微组织图，b为未添加Ce的复合材料显微组织图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

参照图1，本发明的制备方法，按以下步骤实施：

步骤a、制备Ce-铜中间合金粉末：将铜棒钻孔，把细条状Ce放入孔中，用铜粉密封后放到坩埚里，使用ZRS-18Q型微机程控真空烧结炉进行熔炼，熔炼成Ce占总重量10％的Cu-Ce中间合金。控制真空度为10^-2～10^-3Pa，熔炼时采用分段保温：40分钟将温度升到900～920℃，保温20～25分钟，然后再继续升温至1180～1200℃，保温30～35分钟，最后随炉冷却。

采用常规的水雾化制粉装置将该Cu-Ce中间合金雾化成粉末，将该粉末过筛，得到粒度为100～200微米的中间合金粉末。