[发明专利]一种原位合成TiC增强铜基复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种原位合成TiC增强铜基复合材料的制备方法，首先将钛粉和碳粉进行球磨，得到TiC前驱体；在TiC前驱体表面镀镍，得到镍包覆TiC前驱体粉末；然后将镍包覆TiC前驱体粉末和纯铜粉进行湿法球磨，得到混合物；将得到的混合物依次进行干燥、冷压成型、烧结和煅压处理，得到原位合成TiC增强铜基复合材料。本发明提供的方法有效地改善了TiC增强相与铜基体之间的润湿性，而且本发明避免了杂质相Ti‑Cu、Cu‑C的产生，有效提高了TiC铜基复合材料的硬度和耐磨性能。本发明还提供了上述制备方法得到的原位合成TiC增强铜基复合材料，及其作为点焊电极材料的应用。

技术领域

本发明属于金属基复合材料技术领域，主要涉及一种原位合成TiC增强铜基复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

电阻点焊是目前车身生产的主要方式。据统计，点焊一点的成本是5美分，生产一辆客车要焊3000点，成本是150美元，其成本的1/2-3/4出自点焊电极的使用和损耗上。在轿车车身装配线上一辆轿车需要焊接7000-12000点。点焊过程中，点焊电极要反复承受机械力和热的作用，不可避免会发生塑性变形。而电极硬度低和耐磨性差会导致塑性变形严重，电极塑性变形的直接结果会导致焊接过程中电流密度降低，进而使焊接过程中产生的焦耳热减少，最终影响焊点质量。可见如果能采取一些行之有效的措施提高电极的硬度和耐磨性能，将会减弱电极的塑性变形性，从而延长电极的使用寿命。

目前，常用的电极材料有铜基复合材料，多使用弥散强化的方法来增强铜基复合材料的硬度和耐磨性。但是弥散强化方法存在的缺点是：增强相与基体合金之间存在润湿性差的问题，增大了复合材料产生内裂纹的机率，从而影响复合材料的硬度和耐磨性。而且，弥散相与基体合金在一起球磨的过程中，容易产生杂质相，同样会影响复合材料的硬度和耐磨性。例如，以Ti、C、Cu为原料，制备TiC增强铜基复合材料时，由于原料Ti、C、Cu粉是一起进行球磨，球磨过程中就很难避免Ti-Cu、Cu-C杂质相的产生，从而影响复合材料的硬度和耐磨性。

发明内容

为了克服上述技术问题，提高铜基复合材料的硬度和耐磨性，本发明提供了一种原位合成TiC增强铜基复合材料的制备方法。

本发明提供了一种原位合成TiC增强铜基复合材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将钛粉和碳粉进行球磨，得到TiC前驱体；

(2)在所述步骤(1)TiC前驱体表面镀镍，得到镍包覆TiC前驱体粉末；

(3)将所述步骤(2)得到的镍包覆TiC前驱体粉末和纯铜粉进行湿法球磨，得到混合物；

(4)将所述步骤(3)得到的混合物依次进行干燥、冷压成型、烧结和锻压处理，得到原位合成TiC增强铜基复合材料。

优选的，所述步骤(1)中钛粉的粒径为100～200目；碳粉的粒径为200～400目；

所述球磨的转速为300～500转/分，所述球磨的球料比为10～30:1，所述球磨在惰性气氛下进行。

优选的，所述步骤(2)中镀镍的方法包括：

将化学镀镍溶液与所述TiC前驱体在搅拌条件下进行混合，得到混合料液；所述混合的时间以混合料液中搅拌无气泡产生为准；

所述化学镀镍溶液的pH值为9～10；所述混合的温度为40～50℃；

将所述得到的混合料液依次经过滤、洗涤和干燥，得到镍包覆TiC前驱体粉末。

优选的，所述步骤(3)中镍包覆TiC前驱体粉末与纯铜粉的质量比为0.5～2:48～50。

优选的，所述步骤(4)中的干燥为真空干燥，所述干燥的温度为80～100℃，干燥的压力为0.01～0.1MPa，干燥的时间为12～24h。