[发明专利]一种Al2O3弥散强化铜合金的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铜合金的制备方法，特别是一种Al₂O₃弥散强化铜合金的制备方法。属于粉末冶金技术领域。 

背景技术

Al₂O₃弥散强化铜合金具有突出的室温和高温强度，同时兼备优良的导电、导热性能，在许多要求材料同时具备高导电、导热和高温强度的场合倍受青睐，可广泛应用于电力、电子、机械等工业领域，如用作点焊电极、高强度电力线、集成电路引线框架等。以汽车用点焊电极为例，弥散铜合金制成的点焊电极具有寿命长（普通铬锆铜的4~10倍）、抗软化、不粘附的特性，显示出超强的焊接性能优势。 

弥散铜合金难以通过传统的粉末冶金方法直接获得高密度的压坯和烧结体，通常需要对烧结体进行变形加工以获得致密的板材或棒材，然后经机加工制成所需产品。典型的弥散铜合金的制备工艺流程为：CuAl合金+氧源→混合→等静压成形→内氧化→还原→烧结→热挤压→拉拔→合金。整个工艺存在流程复杂、原材料利用率低、能耗大、产品稳定性差和成本高等问题。目前，急需研发一种短流程、低成本制备弥散强化铜合金的新技术。 

高速压制技术是一种极具优势的粉末成形技术，兼具动态压制的高冲击能量和传统压制的高效平稳等共同特征，可实现冷态下粉末的高密度成形和连续化生产，具有成本低、压坯密度高且分布均匀、低弹性后效和高精度等特点。本发明将高速压制技术与传统粉末冶金复压复烧工艺相结合，制备出性能优异的弥散强化铜合金，可提高材料利用率及成品率，降低弥散强化铜合金的制造成本。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种Al₂O₃弥散强化铜合金的短流程制备方法，以降低其制备成本。 

本发明的目的通过以下技术方案来实现： 

（1）以-100目的CuAl合金粉为原料，在氧气/氮气混合气体中400~600℃氧化1~4h，然后在氢气中600~900℃还原1~4h制备Al₂O₃弥散强化铜合金粉末；

（2）采用冲击速度为4~5m/s高速压制合金粉末，制备生坯；

（3）生坯在氢气中800~950℃下预烧结1~2h；

（4）采用冲击速度为10~15m/s高速复压预烧结坯；

（5）复压坯在氢气中1030~1080℃烧结1~2h，得到Al₂O₃弥散强化铜合金。

本发明采用高速压制与复压复烧相结合的方法实现Al₂O₃弥散强化铜合金的制备。与现有的采用变形加工方法制备铜合金的技术相比，本发明避免了热挤压和拉拔等变形加工工艺，可有效提高材料利用率及成品率。本发明工艺过程简单，材料利用率及成品率高，能短流程、低成本制备性能优异的弥散强化铜合金，适合于工业化生产。本发明制备的弥散铜合金的80~90%IACS，硬度为75~80HRB，软化温度≥800℃，能满足实际应用需求。 

附图说明

图1是实施例3制备弥散铜合金的扫描电镜照片。 

具体实施方式

下面结合实施例进一步详细描述本发明，但本发明实施方式不限于此。 

实施例1 

以市售的-100目水雾化CuAl合金粉（Al质量含量：0.10%）为原料，依次在氧气/氮气混合气体中600℃氧化1h和在氢气中900℃还原1h，制备Al₂O₃弥散强化铜合金粉末；采用冲击速度为4m/s高速压制合金粉末，制备生坯；将生坯在氢气中800℃下预烧结2h后，采用冲击速度为10m/s进行高速复压，最后将复压坯在氢气中1030℃下烧结1h，制得弥散强化铜合金。其导电率为90%IACS，硬度为75HRB，软化温度≥800℃。

实施例2 

以市售的-100目水雾化CuAl合金粉（Al质量含量：0.20%）为原料，依次在氧气/氮气混合气体中600℃氧化2h和在氢气中800℃还原2h，制备Al₂O₃弥散强化铜合金粉末；采用冲击速度为5m/s高速压制合金粉末，制备生坯；将生坯在氢气中900℃预烧结2h后，采用冲击速度为15m/s进行高速复压，最后将复压坯在氢气中1030℃烧结2h，制得弥散强化铜合金。其导电率为86%IACS，硬度为78HRB，软化温度≥900℃。

实施例3 

以市售的-100目水雾化CuAl合金粉（Al质量含量：0.30%）为原料，依次在氧气/氮气混合气体中400℃氧化4h和在氢气中600℃还原4h，制备Al₂O₃弥散强化铜合金粉末；采用冲击速度为5m/s高速压制合金粉末，制备生坯；将生坯在氢气中950℃预烧结1h后，采用冲击速度为15m/s进行高速复压，最后复压坯在氢气中1080℃烧结1h，制得弥散强化铜合金。其导电率为80%IACS，硬度为80HRB，软化温度≥900℃。