[发明专利]一种粉末冶金法制备闭孔泡沫铜基材料的方法

说明书

技术领域

本发明属于多孔金属材料的制备领域，具体涉及一种闭孔泡沫铜基材料的制备方法。

背景技术

多孔金属材料是20世纪发展起来的崭新材料体系，已经成为当前材料界的一种新型的结构与功能材料。相对于致密材料而言，多孔金属材料由于孔结构的存在而具有一些独特的性能，如密度小、比强度和比刚度高，阻尼性能、能量吸收性能、吸声、隔声和隔热性能好、生物兼容性能好及多功能兼容性能优异，已经广泛用于航天航空、化工、建材、冶金等领域。粉末冶金法是制备具有闭孔孔结构泡沫金属的主要方法之一，该种制备方法的优点是基体金属成份可调，能制备异形件，且是一种近净成型方法，简化制备工艺的同时减少了材料的耗损。目前为止，用粉末冶金法制备闭孔泡沫金属主要集中在泡沫铝基材料，泡沫镁基材料和泡沫锌基材料，已有的用粉末冶金法制备的泡沫铜的孔结构是通孔孔结构，而对制备闭孔孔结构泡沫铜基材料的报道尚不多见。

用粉末冶金法制备闭孔孔结构的泡沫金属时，使得金属泡沫化的气体来自于发泡剂分解产生的气体，并且发泡剂分解产气的温度应与基体金属的熔点相当，如，在制备泡沫铝时，选用氢化钛作为发泡剂。铜具有良好的导热性能，具有比铝优异的力学性能，但由于铜的熔点为1080℃，迄今为止，尚未找到合适的发泡剂能在此温度左右分解产生气体，因此，还未见用粉末冶金法制备闭孔孔结构的泡沫铜的报道。

发明内容

解决的技术问题：本发明的目的在于针对现有技术存在的问题，提出一种成本较低、工艺相对简单的粉末冶金法制备闭孔泡沫铜基材料的工艺。

技术方案：一种粉末冶金法制备闭孔泡沫铜基材料的方法，包括以下步骤：

步骤1，混粉：将铜粉、镁粉和碳酸钙粉混合，得到混合粉末；

步骤2，压块：将步骤1所得混合粉末冷压成块，先在200℃-450℃下对试块进行合金化处理，再在200℃-450℃下热压制成预制体；

步骤3，发泡：将步骤2所得预制体放入预热温度为550℃-700℃的电阻炉中焙烧完成发泡；

步骤4，冷却：将步骤3发泡后的试样冷却，得到闭孔泡沫铜基材料。

进一步地，所述铜粉和镁粉的质量比为1:1-9:1。

进一步地，所述碳酸钙粉的用量为铜粉和镁粉总质量的2％-15％。

进一步地，步骤2中合金化处理时间为1h-24h。

进一步地，步骤2中热压时间为10min-60min。

进一步地，步骤3中发泡时间为2min-10min。

进一步地，步骤3中电阻炉内通有保护气体。

上述方法制得的闭孔泡沫铜基材料，其孔隙率为40.0％-80.0％，孔径为0.1mm-4.0mm。

有益效果：(1)与传统发泡工艺相比，本发明采用粉末冶金法，可一次近净成形异形件，克服了传统铸造法因发泡熔体粘度过大而不易充型的缺点。

(2)本发明制备的泡沫铜基材料具有整体式的三明治结构，即芯部多孔，外部致密，相较于单纯的泡沫铜材料具有较好的力学性能，且比需要通过焊接或胶粘等手段连接制成的泡沫三明治板具有更好的性能稳定性。

(3)本发明制备的泡沫铜基材料具有闭孔孔结构，其性能具有各项同性。

附图说明

图1为本发明工艺流程示意图。

图2为实施例1的闭孔泡沫铜基试样(铜镁质量比5:5，2wt.％CaCO₃，孔隙率为60％)的截面图；

图3为实施例2的闭孔泡沫铜基试样(铜镁质量比6:4，5wt.％CaCO₃，孔隙率为65％)的截面图；

图4为实施例3的闭孔泡沫铜基试样(铜镁质量比7:3，3wt.％CaCO₃，孔隙率为68％)的截面图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。但本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。