[发明专利]一种耐磨导电导热材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及耐磨导电导热材料领域，特别是提供了一种α-Al₂O₃/Cu耐磨导电导热金属基复合材料及其制备方法。

背景技术

随着科学技术和国民经济的高速发展，许多应用领域要求所用材料高导电性、导热性及高强度兼备。纯铜导电导热性能高而强度、耐磨性等低。传统的强化手段，由于自身的局限性，在保持铜高导电性的同时，对强度、耐磨性等的提高有一定限度。导电理论指出，固溶在铜基体中的原子引起的铜原子点阵畸变对电子的散射作用较第二相引起的散射作用要强得多，复合强化不会明显降低铜基体的导电性，而且由于增强材料的作用还改善了基体的室温及高温性能，故成为获得高强高导电铜基复合材料的主要强化手段。如何使材料在保持较高电导率(或热导率)的前提下，大幅度提高铜基复合材料的力学性能的问题已成为研究与开发的中心任务。由于Al₂O₃颗粒对铜的复合强化，既可以同时发挥基体及强化材料的协同作用，又具有很大的设计自由度，能使材料的导电性与其强度或者其它性能达到较好的匹配，因而引起了人们的侧目，并成为材料领域的研究热点之一。因此，为了获得具备高导电性、导热性及高强度兼备的材料，开发Al₂O₃/Cu复合材料是相对简便、廉价的有效解决手段。

Al₂O₃/Cu复合材料开发问题主要集中在材料的导电导热性与强度、耐磨性等难以兼顾，强度、耐磨性等的提高是依靠加入的Al₂O₃等硬质相增强，而Al₂O₃的加入会影响导电导热性能，强度、耐磨性等的提高以损失导电导热性能为代价。现有研究中对于Al₂O₃/Cu复合材料性能多关注于研究导电性与强度两方面的协调，以及提高软化温度，这主要是考虑用作高强高导电材料，比如：集成电路引线框架、高强度电力线、电阻焊电极等应用方面。然而在众多其它应用领域，比如：药芯焊丝送料导管(嘴)、滑动电接触、刹车片等实际使用条件，更关注的应该是材料耐磨性与导电导热性的协调统一。特别是目前对于导热性的研究却很少，本发明在这方面获得了有益的进展。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种α-Al₂O₃/Cu耐磨导电导热金属基复合材料及其制备方法。以经过焙烧得到的α-Al₂O₃颗粒(比Al₂O₃的其它形态稳定且硬度高)为增强体，制备α-Al₂O₃颗粒增强铜基复合材料。

氧化铝有6～7种晶型，常见的有α、β、γ三种晶型。α-Al₂O₃俗称刚玉，是氧化铝最稳定的晶型。由常温到其熔点，α-Al₂O₃都不发生相变。α-Al₂O₃是氧化铝在高温时的晶体结构，其它的晶型在1450～1600℃及以上都可以不可逆地转变为α相。为了提高Al₂O₃/Cu复合材料的稳定性及强化效果，将所购氧化铝粉进行焙烧预处理。具体工艺为在高温热处理炉中加热至1450℃并保温1～3小时。经XRD检测，焙烧处理后的Al₂O₃粉末只含α-Al₂O₃。

本发明α-Al₂O₃/Cu耐磨导电导热复合材料所用原料由Cu粉末和经1450℃保温1～3小时焙烧处理后的α-Al₂O₃粉末组成，材料配方以体积百分比表示为：α-Al₂O₃粉末5％～25％，Cu粉末95～75％。单个铜颗粒直径大小约为5～20μm，单个Al₂O₃颗粒大小约7～10μm。

本发明的制备工艺为：

1.配制α-Al₂O₃/Cu混合粉末，其中α-Al₂O₃粉末5％～25％(体积)，Cu粉末95～75％(体积)。