[发明专利]一种WC增强Cu-Cr复合材料及其制备方法

说明书

本发明属于有色金属合金技术领域，具体涉及一种WC增强Cu‑Cr复合材料及其制备方法。本发明的WC增强Cu‑Cr复合材料的制备方法包括以下步骤：1)将自耗电极采用真空自耗电弧熔炼，得铸锭；所述自耗电极主要由以下质量百分比的组分组成：0.5～20％的WC，80～99.5％的Cu和Cr，Cu和Cr的质量比为100：(0.4～1.1)；2)对铸锭进行时效处理。本发明的制备方法进一步提高了复合材料的耐摩擦磨损性能。由本发明的制备方法制得的复合材料塑韧性更好，强度和耐摩擦磨损性能进一步提高。

技术领域

本发明属于有色金属合金技术领域，具体涉及一种WC增强Cu-Cr复合材料及其制备方法。

背景技术

铜基复合材料因其良好的导电性能，被广泛应用于轨道交通、电力行业以及电子信息等领域。沉淀强化的Cu-Cr合金因其高强度和高导电性的特点而被众所周知。在时效处理过程中Cu-Cr合金中的Cr元素析出形成的纳米级Cr粒子均匀分布在铜基体中，从而增加了复合材料的力学性能。亚微米或微米级的颗粒在摩擦时可以对材料起到良好的支撑性能，从而提高材料的耐摩擦磨损性能。颗粒增强铜基复合材料由于其突出的高强度和高耐磨性以及低热膨胀系数而在许多商业产品中得到了应用。

目前，现有技术中WC增强铜基复合材料常用的制备方法有粉末冶金法和机械合金化法。其中粉末冶金法是将铜合金粉与高熔点增强相WC两种粉混合，然后压坯成形、烧结制备出铜基复合材料。如授权公告号为CN105220004B的中国发明专利文件中公开了一种铜基电接触复合材料及其制备方法。该铜基电接触复合材料由以下质量百分比的组分组成：铬10％～30％、碳化钨1％～5％，余量为铜；各组分的原料混合后经放电等离子烧结工艺制备得到复合材料。但是这种方法制备的复合材料基体塑韧性差、界面结合相对差、致密度低，严重制约其应用。机械合金化法包括：将一定比例的铜合金粉和增强相在高能球磨机中长时间研磨，使金属粉末在频繁的碰撞过程中，其组织结构不断细化，增强相分布较均匀，但是这种方法在球磨过程中易引入杂质元素，成本较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种WC增强Cu-Cr复合材料的制备方法，该方法进一步提高了复合材料的耐摩擦磨损性能。

本发明的目的还在于提供一种由上述制备方法制备的WC增强Cu-Cr复合材料，该复合材料具有较高的耐摩擦磨损性能。

为实现上述目的，本发明的WC增强Cu-Cr复合材料的制备方法采用的技术方案为：

一种WC增强Cu-Cr复合材料的制备方法，包括以下步骤：

1)将自耗电极采用真空自耗电弧熔炼，得铸锭；所述自耗电极主要由以下质量百分比的组分组成：0.5～20％的WC，80～99.5％的Cu和Cr，Cu和Cr的质量比为100：(0.4～1.1)；

2)对铸锭进行时效处理。

在熔炼过程中，在电弧作用下自耗电极中的铜基体熔化成液相，而增强相WC保持颗粒状态，几乎不熔。增强相WC颗粒随铜基体液相形成熔滴从自耗电极上滴落，逐渐形成铸锭，使得WC颗粒在铜基体中分布均匀，有效改善了增强相WC与铜基体之间的界面结合强度，从而提高了复合材料的基体塑性，致密度，进一步提高复合材料的强度与耐摩擦磨损性能。同时本发明的制备方法避免了引入杂质元素，成本低。

所述自耗电极由包括以下步骤的方法制备：将Cu粉和Cr粉的混合粉或Cu-Cr合金粉与WC粉混合，得混合粉，然后将混合粉依次进行压制、烧结，即得。先将各原料粉混合均匀，进一步使得增强相WC在铜基体中分布均匀。

所述压制的压力为150～300MPa，压制时间为5～10min。压制是将金属粉末密实成具有一定形状和强度的坯块的工艺，并且在压制过程中产生新的颗粒接触，使颗粒堆积更加密实，减少孔隙，为后续的烧结作准备。