[发明专利]一种ZrB2/Cu复合材料的制备方法

说明书

技术领域

 本发明属于无机复合材料制备技术领域，具体涉及一种ZrB₂/Cu复合材料的制备方法。

背景技术

　电火花加工(Electrical Discharge Machining，简称EDM）是利用浸在工作液中的两极间脉冲放电时产生的电蚀作用蚀除导电材料的特种加工方法，又称放电加工或电蚀加工，因其独特的加工机理适应了生产发展的需要，从而得到了快速发展。

　　在电火花加工中，工具电极材料的性能直接影响电极的电火花加工性能，如加工速率、工具损耗率、工件表面质量等。现有技术中，铜基复合材料具有高强度、高导电导热性能和良好的耐磨性及高温稳定性能，在航空航天、电力电器、机械制造等行业得到了广泛的应用，已经成为材料领域上的研究热点之一。而目前所开发研究用于EDM电极材料的铜基复合材料主要是颗粒增强铜基复合材料，它是将陶瓷颗粒增强相外加或自生进入纯铜基体或铜合金中，得到兼有纯铜良好的韧性塑形、高的导电导热性能和增强颗粒的高强度硬度、高熔点及高模量性能的复合材料。

　　ZrB₂是一种六方结构物质，由于共价键、离子键和金属键同时存在，而具备很多优良性能：高熔点（3245℃）、高强度、高硬度、良好的导电导热性能和抗腐蚀性能等，与Cu复合，可以在保证EDM加工需要的情况下，赋予材料高强度高硬度及优良的抗磨损性能，作为一种新型EDM工具电极，可以明显降低加工过程中的工具损耗。然而现有技术中，由于ZrB₂与金属Cu的润湿性较差，烧结中两者界面结合差，难以达到期望的致密程度，材料容易在两者界面结合处断裂，因而尚无一种较好的ZrB_2/Cu复合材料的制备技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种ZrB₂/Cu复合材料的制备方法，所制备的ZrB₂/Cu复合材料可作为EDM用电极材料的候选材料应用，从而克服现有电极材料损耗严重，需要经常更换的问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种ZrB₂/Cu复合材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）ZrB₂粉末镀镍处理：取ZrB₂粉末，按照酸洗、敏化、活化的顺序进行预处理，然后进行化学镀镍；镀镍处理后的ZrB₂粉末在真空下干燥，备用；

所述酸洗采用体积分数为37%的HCl溶液处理； 

所述敏化采用SnCl₂-HCl溶液处理，其中SnCl₂·2H₂O浓度为0.1 mol/L，HCl的添加量为30 ml/L；

所述活化采用浓度为0.02 mol/L的银氨溶液处理； 

所述化学镀镍所用镀液中，以六水硫酸镍为主盐、硼氢化钠为还原剂，乙二胺为络合剂，铅离子为稳定剂；其中NiSO₄·6H₂O浓度为15 g/L，NaBH₄浓度为2 g/L，乙二胺浓度为100 ml/L，Pb(NO₃)₂浓度为10 mg/L。

所述化学镀镍为将ZrB₂粉末置于化学镀液中，滴加NaOH溶液调节pH值≥10，在碱性环境下加热至80℃以上，保持60 min，进行镀镍； 

（2）混合研磨：将步骤（1）中镀镍处理后的ZrB₂粉末与Cu粉按照比例，混合均匀，研磨，干燥；

所述ZrB₂粉末与Cu粉按体积比计，Cu粉的添加的体积比例为50~70%；

所述研磨采用球磨机研磨，研磨时加入氧化锆磨球和无水乙醇以使研磨均匀，研磨后物料采用旋转蒸发方式进行干燥；

（3）热压烧结：将步骤（2）物料在700~1000℃、10~40 MPa压力下保温10~60 min，烧结速率50~150℃/min，热压烧结，制备得ZrB₂/Cu复合材料； 

所述烧结在真空氛围下进行。