[发明专利]一种高强高导铜合金的制备方法

说明书

本发明公开了一种高强高导铜合金的制备方法，包含以下步骤，步骤1：前驱体制备；步骤2：煅烧和还原；步骤3：放电等离子烧结。本发明制备工艺简单，仅需原材料纯铜粉和六水合硝酸钇，就可以制备出Ysubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;在铜粉表面弥散分布的复合粉末，烧结后即可得到致密的块体。Ysubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;的分布均匀，可以细化铜晶粒，铜合金的强度和硬度得到提高，分别达到了251.1MPa～303.9MPa和101.3HVΩ140.5HV，同时导电率可以维持在78‑98％IACS的极高水平，使得本发明可以应用于大规模工业生产，提高电触头等电气材料的性能、延长其使用寿命。

技术领域

本发明属于铜基复合材料制备技术领域，具体涉及一种高强高导铜合金的制备方法。

背景技术

铜及其合金具有优异的导电性能、导热性能，因而被广泛应用于电接触材料、集成电路引线架和电阻焊电极等电气设备。随着现代科学技术的迅速发展，尤其在航天、航空、电子、军事等高科技工业领域，材料对于强度、耐磨损、耐高温等方面的要求越来越高，传统的铜及铜合金已经不能满足这些性能的要求，其导电性和强度不能兼顾更是极大的缺陷。因此，在保证良好导电性的前提下，大幅提高铜及铜合金的强度，开发出兼具高强度和高导电性的铜及其合金材料意义重大。

相比于铜合金中主要的固溶强化机制，在铜基体上加入细小弥散的陶瓷颗粒制备铜基复合材料，其中的弥散强化机制是另一重要的强化机制。基于这一想法，研究人员们已经开展了许多关于铜基复合材料制备及其性能的研究。目前主要的陶瓷颗粒强化相有Y₂O₃、Al₂O₃、ZrO₂、SiC、TiB₂和AlN等。其中强化相Y₂O₃等稀土氧化物具有极高的热力学稳定性，而且其萤石结构在特定的情况下能够与铜基体形成共格界面，最终可以最大限度的提高铜的力学性能而导电率维持在较高水平。而如何把Y₂O₃合适添加入铜基体中并起到最佳的强化效果一直是困扰人们的一个难题。由于稀土元素在铜中的固溶度很小，导致它们常常以金属间化合物的形式保留在铜的晶界处。经过内氧化法制备的Y₂O₃颗粒粗大，容易发生团聚，使得Y₂O₃的强化效果大大降低。

发明内容

本发明旨在提供一种掺杂Y₂O₃增强铜基复合材料的制备方法。本发明仅仅需要原材料纯铜粉和六水合硝酸钇，通过简便的工艺制备Y₂O₃弥散分布的铜基复合材料，铜基体和Y₂O₃之间的结合力良好，保证强度的同时改善了传统ODS铜合金的导电性和延展性。

一种高强高导铜合金的制备方法，其特征在于：包含以下步骤：

步骤1：前驱体制备

将纯铜粉和一定量六水合硝酸钇都溶于去离子水中，保证二者都被完全浸润，在混合浆料中加入聚四氟乙烯搅拌子保证溶液具有一定的流动性，进行磁力搅拌，油浴加热蒸干去离子水，将得到的粉末进行干燥，最终得到Cu-Y(NO)₃前驱体；

步骤2：煅烧和还原

将步骤1得到的前驱体置于管式炉，通入氢气气氛，升温至600℃后保温，保温结束后降温至500℃，随后随炉冷却，得到Cu-Y₂O₃复合粉末；

步骤3：放电等离子烧结