[发明专利]铜基复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种铜基复合材料及其制备方法，涉及材料领域。本发明的铜基复合材料主要由铜合金基体和增强体经放电等离子烧结制备得到；铜基复合材料按质量百分比计包括：铜合金基体94％～98％和增强体2％～6％；所述增强体包括碳化钨、钨和碳化硅中的至少一种。经发明人研究发现，碳化钨、钨和碳化硅增强体与铜合金基体具有很好的润湿性，增强体与铜合金基体的协同保护作用能够有效提高复合材料的强度与耐磨性；放电等离子烧结方式能够实现快速致密化烧结，晶粒较铸态组织下的更细小、规则，晶界呈网络状，能够进一步提高复合材料的性能。因此，本发明的铜基复合材料具有优异的耐磨性和耐腐蚀性。

技术领域

本发明涉及材料领域，尤其是涉及一种铜基复合材料及其制备方法。

背景技术

粉末冶金技术因操作简单，便于加工，可节约原料，降低成本等优点成为了新型材料开发的重点关注方向。随着科学技术的不断发展，越来越多的领域开始使用粉末冶金的材料与器件来满足其严格的实际环境，如应用航空航天、船舶海洋等机器上的精密零部件。而与传统的粉末冶金技术相比，放电等离子烧结(Spark Plasma Sintering，简称SPS)具有快速、节能、环保、且材料性能稳定优异等优点被广泛应用。

传统Cu系合金已经具有优异耐磨损性能，从而广泛应用在各行各业中，如在汽车、机械、航空航天、铁路等领域获得较多的应用，主要用于生产轴承、蜗轮蜗杆、衬套衬筒等零部件，在航空领域常用来制造阀座、螺纹等具备高强度耐磨件。但随着各行各业的发展，传统耐磨铜合金材料已经无法满足工业需求。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种铜基复合材料，其耐磨性、耐腐蚀性能优异，能够解决上述问题中的至少一种。

本发明的第二目的在于提供上述铜基复合材料的制备方法，该制备方法简便高效，制备获得的铜基复合材料具有优异的耐磨性、耐腐蚀性。

第一方面，本发明提供了一种铜基复合材料，主要由铜合金基体和增强体经放电等离子烧结制备得到；

所述铜基复合材料按质量百分比计包括：铜合金基体94％～98％和增强体2％～6％；

所述增强体包括碳化钨、钨和碳化硅中的至少一种。

作为进一步技术方案，所述铜基复合材料按质量百分比计包括：铜合金基体96％和增强体4％。

作为进一步技术方案，所述铜合金基体按质量百分比计包括：镍1％～10％、硅2％～4％、锰3％～5％以及余量的铜。

作为进一步技术方案，所述铜合金基体的制备方法包括：将配方量的铜、镍、硅和锰经熔炼浇注成型，然后制粉得到所述铜合金基体。

作为进一步技术方案，所述铜合金基体的制备方法包括：在保护气氛下，将铜升温至1000～1200℃，然后依次添加锰、硅和镍，继续升温至1400～1500℃，浇注成型后制粉得到所述铜合金基体。

作为进一步技术方案，所述保护气氛包括氩气。

作为进一步技术方案，所述制粉包括采用真空气雾化制粉系统制粉；

优选地，采用真空气雾化制粉系统制粉过程中，以氮气作为保护气，熔融温度为800～900℃。

第二方面，本发明提供了上述铜基复合材料的制备方法，包括以下步骤：将配方量的铜合金基体和增强体混合，压制后进行放电等离子烧结，制备得到铜基复合材料。

作为进一步技术方案，放电等离子烧结的温度为800-950℃，优选为850℃；

优选地，所述放电等离子烧结的压力为40MPa～50MPa，优选为40MPa。