[发明专利]一种含有纳米尺寸弥散强化相的球形铜粉的生产方法

说明书

技术领域

本发明属于粉末冶金技术领域，特别涉及一种含有纳米尺寸弥散强化相的球形铜粉的生产方法。

背景技术

弥散强化是通过在金属基体中引入稳定、均匀、细小的氧化物质点，钉扎位错、晶界、亚晶界，阻碍位错的移动，从而强化材料的方法。弥散强化铜由于在铜基体中弥散分布着细小均匀的氧化物质点，其强度较高，软化温度高；同时细小弥散分布的氧化物质点又不会对铜合金本身的导电导热性造成不良影响，使得弥散强化铜在提高强度的同时还能保持自身优异的导电导热性。因此，弥散强化铜是综合导电性、导热性、室温和高温强度、硬度和耐磨性、抗熔焊性能最高的铜合金。目前，弥散强化铜已经在汽车、电池、电子封装、微波器件等工业领域中得到了广泛的应用。弥散强化铜是制备电阻焊电极、缝焊滚轮、电器工程开关触桥、发电机集电环、电枢、转子、连铸机结晶器内衬、集成电路引线框架、电车及电力火车架空导线等的优良材料。

现有技术中，弥散强化铜粉的制备方法包括机械混合法、共沉淀法和机械合金化法、内氧化法等，采用这些方法制备得到的弥散强化铜粉的弥散相分布不够均匀，而且操作较为复杂。

有鉴于此，本发明提供了一种含有纳米尺寸弥散强化相的球形铜粉的生产方法，其通过常规的熔炼雾化操作，可以制得弥散相分布均匀的弥散强化铜粉，而且整个方法简单易行，适于工业化生产。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种含有纳米尺寸弥散强化相的球形铜粉的生产方法，其通过常规的熔炼雾化操作，可以制得弥散相分布均匀的弥散强化铜粉，而且整个方法简单易行，适于工业化生产。

为了实现上述目的，本发明所采用如下技术方案：

含有纳米尺寸弥散强化相的球形铜粉的生产方法，包括如下步骤：

第一步，将纳米相微粉置于无水乙醇中进行超声分散，纳米相微粉比表面积大，容易团聚，分散不易，须采用超声分散，通过超声波在液体中的空化作用，对纳米相微粉进行有效的分散。具体而言，当超声振动传递到液体中时，由于声强很大，会在液体中激发很强的空化效应，从而在液体中产生大量的空化气泡，随着这些空化气泡的产生和爆破，将产生微射流，从而将液体中大的固体颗粒击碎，待纳米相微粉在乙醇中充分分散成为胶体后，将微米级电解铜粉逐步加入到乙醇中并充分搅拌，表面形状不规则，比表面积较大的电解铜粉颗粒表面很容易吸附纳米相颗粒；

第二步，待吸附完成后，将以上固液混合物置于真空干燥箱中，待乙醇完全挥发后即可获得吸附有纳米相的干燥铜粉；真空干燥可以减少铜粉与空气的接触机会，避免铜粉发生氧化或被杂质污染。

第三步，将第二步得到的干燥铜粉压制成直径为50mm~100mm的饼料，这种规格的饼料不仅便于投放，而且便于纳米相在铜或铜合金熔液中进行扩散、移动。熔炼时，待一炉铜或铜合金原料熔化完毕，并保温10-20分钟后，将饼料压入到铜或铜合金熔液中并不断搅动铜熔液。饼料在熔化的过程中，铜粉表面所吸附的纳米相微粒将逐渐分散到铜或铜合金熔液中；

第四步，将第三步得到的分散有纳米相微粒的铜或铜合金熔液导入漏斗用常规气体雾化法制成铜粉，得到球形的含纳米弥散相的铜粉。气体雾化法采用高压气体作为雾化介质，利用高压气体流来破碎连续的熔融金属细流使其碎化成粉末。该方法可获得直径在10μm-100μm范围内的球形金属粉末，

作为本发明含有纳米尺寸弥散强化相的球形铜粉的生产方法的一种改进，第一步中，所述纳米相微粉为采用气相法制备的微粉，且所述纳米相微粉的粒径为10nm~70nm，这种粒径的纳米相微粉粒径小，吸附能力强，其在无水乙醇中的添加比例为1wt%~5wt %。气相法制备的微粉的颗粒均匀度好、纯度高、粒度小、分散性较好，便于分散到铜熔液中。

作为本发明含有纳米尺寸弥散强化相的球形铜粉的生产方法的一种改进，第一步中，所用铜粉为粒径为200目~400目的电解铜粉，铜粉在无水乙醇中的添加比例为30wt%~70wt%。电解铜粉微观结构为树枝状，比表面积较大，容易吸附分散在乙醇中的纳米粒子。

作为本发明含有纳米尺寸弥散强化相的球形铜粉的生产方法的一种改进，第二步中干燥的温度为40℃~60℃，由于是真空干燥，干燥室内的气压很低，在较低温度条件下乙醇就可达到沸腾状态，从而实现了铜粉的迅速干燥。

作为本发明含有纳米尺寸弥散强化相的球形铜粉的生产方法的一种改进，第三步中饼料是通过150吨油压机压制而成的。