[发明专利]一种点焊电极用纳米粒状碳化锆-棒状硼化锆弥散强化铜基复合材料的制备方法

权利要求书

1.一种点焊电极用纳米粒状碳化锆-棒状硼化锆弥散强化铜基复合材料的制备方法，其步骤包括：

步骤一、以Cu粉、Zr粉和B₄C粉为原料制备含Cu的纳米粒状碳化锆-棒状硼化锆陶瓷产物；

步骤二、将膨胀疏松含Cu的纳米粒状碳化锆-棒状硼化锆产物研磨成粉体；

步骤三、将含Cu的纳米ZrC颗粒-ZrB₂棒晶复合粉体和铜箔放入手套箱中，接着在惰性气体环境中用铜箔密封含Cu的纳米ZrC颗粒-ZrB₂棒晶复合粉体；

步骤四、将无氧铜块与铜箔密封的含Cu的纳米ZrC-ZrB₂复合粉体放入真空熔炼炉中，其中，铜箔密封的含Cu的纳米ZrC-ZrB₂复合粉体放在无氧铜块下面；待抽取真空后，将熔炼炉加热至1200～1250℃，使无氧铜块熔化并覆盖在含Cu纳米ZrC-ZrB₂粉体的表面；接着保温5～10min、并施加磁搅拌使纳米ZrC-ZrB₂陶瓷均匀分布于Cu液内，时间为5-10min，最后浇铸到金属模具中得到纳米粒状碳化锆-棒状硼化锆弥散强化Cu基复合材料；

其中，步骤一的具体制备过程包含以下步骤：

步骤(1)、以Cu粉、Zr粉和B₄C粉为原料，其中，Zr粉与B₄C粉摩尔比值为3，Cu粉的添加量为40wt.％，所述B₄C粉的粒径为14μm；

步骤(2)、将称量好的Cu粉、Zr粉、B₄C粉，在惰性气体环境中用滚筒式球磨机混合10～14小时，得到Cu-Zr-B₄C混合粉末；

步骤(3)、用液压机将混合后的Cu-Zr-B₄C粉末冷压成相对密度为65±5％的压坯；

步骤(4)、将Cu-Zr-B₄C粉末压坯放入自蔓延高温合成设备内，布置为惰性气体环境；

步骤(5)、通过钨电极产生的电弧快速引燃压坯底部的自蔓延高温合成反应，之后立即熄灭电弧，待燃烧波自发蔓延至整个压坯，即可得到膨胀疏松含Cu的纳米粒状碳化锆-棒状硼化锆陶瓷的产物。

2.根据权利要求1所述的一种点焊电极用纳米粒状碳化锆-棒状硼化锆弥散强化铜基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述球磨机的磨球为ZrO₂磨球，ZrO₂磨球的直径为8mm，磨球与粉末的重量比为10:1，球磨机的转速为50～70转/分钟。

3.根据权利要求1所述的一种点焊电极用纳米粒状碳化锆-棒状硼化锆弥散强化铜基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，惰性气体环境的布置过程为：先将自蔓延高温合成设备抽真空至5～10Pa后；接着冲入Ar气至0.06～0.08MPa，反复抽气、充气三次；最后对设备冲入Ar气至常压。

4.根据权利要求1所述的一种点焊电极用纳米粒状碳化锆-棒状硼化锆弥散强化铜基复合材料的制备方法，其特征在于，所述Cu粉，其纯度>99％,平均粒径为0.5μm，所述Zr粉，其纯度>98％，粒径为45μm，所述B₄C粉，其纯度>99％。

5.根据权利要求1所述的一种点焊电极用纳米粒状碳化锆-棒状硼化锆弥散强化铜基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤四中，施加的磁搅拌电流为20-30A。

6.根据权利要求1所述的一种点焊电极用纳米粒状碳化锆-棒状硼化锆弥散强化铜基复合材料的制备方法，其特征在于，纳米粒状ZrC-棒状ZrB₂弥散强化Cu基复合材料中，ZrC粒径<100nm，棒状ZrB₂的直径<100nm，ZrC-ZrB₂复合陶瓷的总含量为0.1wt.％～1.0wt.％，其余为Cu。