[发明专利]一种氧化铝-碳复合包覆铜粉末、制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种氧化铝‑碳复合包覆铜粉末、制备方法及应用，以铝的可溶性盐和碳氢化合物与氨水反应配置成氢氧化铝溶胶凝胶，然后与铜/铜合金粉末充分混合并干燥后放进高温管式炉中在惰性气体氛围中煅烧，最后得到氧化铝‑碳复合包覆铜粉末。本发明涉及的铜合金‑C‑Al₂O₃复合粉末没有引入杂质氧源，且Al₂O₃能够将铜合金粉末均匀包裹。以该粉末为激光熔覆粉末进行纯铜基体表面的熔覆层制备，激光熔覆时，复合粉末可以同时发挥铜合金、碳及Al₂O₃的协同作用，其中Al₂O₃可以提高熔覆材料和基体对激光的吸收率，增加熔覆层的硬度和耐磨性，碳可以抑制熔覆层中气孔的形成，抑制含铜粉末的氧化。

技术领域

本发明属于金属材料领域及表面加工技术领域，具体涉及一种氧化铝-碳复合包覆铜粉末、制备方法及应用。

背景技术

在金属粉末中添加增强体来制备金属基复合材料，既可以保持金属的性能，添加的增强体还可以弥补金属性能上的不足，使得金属基复合材料在电力、电工和机械制造等诸多领域得到广泛应用。

为了提高铜及铜合金的硬度和耐磨性，采用激光熔覆法制备熔覆层。但是由于铜的波长和现有激光器的波长相差很大，铜表面对激光束具有较高的反射率，使得很难在铜上制备激光熔覆层，且熔覆层中容易出现气孔，熔覆层表层容易出现氧化层。

Al₂O₃可以提高铜对激光的吸收率，而且Al₂O₃对材料的钉扎作用可以阻碍晶粒长大，提高熔覆层的硬度。碳可以吸收熔覆过程中的氧，防止铜与氧结合生成氧化铜，碳同时对氧化铜有一定的还原作用。国内外商业化生产Cu-Al₂O₃复合材料主要方法是采用内氧化法。内氧化法难以完全消除残留在复合材料内部的氧源，且常用还原气体氢气容易使复合材料产生氢脆现象，使金属颗粒破碎。机械合金化法杂质容易混入，且难以混合均匀。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供了一种氧化铝-碳复合包覆铜粉末、制备方法及应用，解决了上述背景技术中的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案之一是：提供了一种氧化铝-碳复合包覆铜粉末的制备方法，添加了氧化铝作为弥散强化相，具有熔点高、高温性能好、硬度高和对激光的吸收率高等特点，且纳米级的氧化铝可以均匀分布在铜中，制备的熔覆层可以有效的阻碍位错运动和晶界滑移，提高室温强度和高温强度，增加熔覆层硬度，又不明显降低熔覆层的导电性能。碳可以吸收熔覆过程中的氧，防止铜与氧结合生成氧化铜，碳同时对氧化铜有一定的还原作用。

包括如下步骤：

(1)制备氢氧化铝凝胶：将铝的可溶性盐、氢氧三元化合物和溶剂以15～25：1～2：50的质量比混合配置成溶液；加入氨水并调节PH为4～9；放置在恒温磁力搅拌机上并连接回流冷凝管，设置温度为60～70℃，时间为≥6h，得到氢氧化铝凝胶；

(2)混合：将步骤(1)的氢氧化铝凝胶与铜粉末混合，充分搅拌，得到含有铜粉的氢氧化铝胶体；

(3)真空干燥：将步骤(2)含有铜粉的氢氧化铝胶体放置在真空干燥箱中，在70～110℃下干燥2～10h，得到干燥的粉末；

(4)烧结：将步骤(3)干燥的粉末在1000℃、保护气为氩气的条件下，保温烧结3～5h，得到氧化铝-碳包覆铜复合粉末，记为Cu-C-Al₂O₃复合粉末。

在本发明一较佳实施例中，所述铝的可溶性盐为可溶于所述溶剂的氯盐或硝酸盐，所述溶剂为水或酒精。

在本发明一较佳实施例中，所述氢氧三元化合物为葡萄糖或甲醇。