專利名稱：Al₂O₃/Cu復(fù)合材料的制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種A1203/CU復(fù)合材料的制備工藝，屬于金屬-陶瓷復(fù)合材料范圍，彌散強(qiáng)化材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
彌散強(qiáng)化銅合金是一類具有優(yōu)良綜合物理性能和力學(xué)性能的結(jié)構(gòu)功能材料，廣泛的應(yīng)用于電力、電子、機(jī)械等工業(yè)領(lǐng)域，可用做電氣工程開關(guān)觸橋、連鑄機(jī)結(jié)晶器內(nèi)襯、集成電路引線框架、大功率異步牽引電動機(jī)轉(zhuǎn)子、電氣化鐵路接觸導(dǎo)線、熱核實(shí)驗(yàn)反應(yīng)堆偏濾器垂直靶散熱片、高脈沖磁場導(dǎo)體材料等，并在這些領(lǐng)域有著其他材料不可替代的優(yōu)勢。 A1203/Cu復(fù)合材料在高溫下具有較強(qiáng)的抗氧化性能，具有較高的軟化溫度(1000K)，可以在不過多犧牲熱導(dǎo)率和電導(dǎo)率的前提下，改善銅的力學(xué)性能，尤其是耐熱穩(wěn)定性。因此，采用 A1203/Cu復(fù)合材料制備的點(diǎn)焊電極抗軟化溫度高、不易發(fā)生合金化和變形、焊點(diǎn)質(zhì)量好，特別適用于鍍鋅鋼板和鋁合金等低熔點(diǎn)鍍層鋼板的電阻點(diǎn)焊。涉及A1203/CU復(fù)合材料制備方法的專利很多，公開號為CN94112582. 3的專利公開了一種彌散強(qiáng)化銅電阻焊電極的制備方法，該專利選用Al2O3含量為0. 5wt% -3wt% 的Al2O3與Cu的混合粉末在球磨機(jī)中機(jī)械合金化，然后在3-17T/cm2的壓力下冷壓成坯， 750°C-850°C熱擠壓成棒材。公開號為CN00122913.3含有氧化物彌散強(qiáng)化銅的鉻鋯銅棒材生產(chǎn)工藝方法也采用這種方法進(jìn)行A1203/CU復(fù)合材料的制備，然后將A1203/CU復(fù)合材料鑄造在鉻鋯銅中，經(jīng)熱擠壓形成棒材。Al2O3與Cu的潤濕性差、密度差異較大，上述技術(shù)采用常規(guī)的熔煉和機(jī)械合金化等制備方法只是對粉末的機(jī)械混合，Al2O3與Cu的顯微結(jié)合很差、 Al2O3在銅基體上達(dá)不到均勻分布的效果，制備的A1203/Cu復(fù)合材料性能較差，工業(yè)化應(yīng)用的前景不大。內(nèi)氧化法雖然解決了 Al2O3在銅基體上分布的均勻性問題，但內(nèi)氧化法制備工藝復(fù)雜，對設(shè)備和工藝的要求高，成本大，極大的限制了該方法的應(yīng)用。與上述專利相比，本發(fā)明采用化學(xué)鍍的方法對Al2O3增強(qiáng)顆粒進(jìn)行表面鍍銅處理、從根本上解決了 Al203/Cu復(fù)合材料在制備過程中的關(guān)鍵技術(shù)問題，不僅簡化了 A1203/CU復(fù)合材料的制備工藝，還提高了 A1203/Cu復(fù)合材料的綜合性能。制備的點(diǎn)焊電極性能優(yōu)異，焊接壽命長。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述技術(shù)目的，本發(fā)明從現(xiàn)有技術(shù)中存在問題的本質(zhì)入手，對Al2O3增強(qiáng)顆粒進(jìn)行表面化學(xué)鍍銅處理，不僅解決了 Al2O3陶瓷顆粒與銅基體的界面相容性問題，還減小了 Al2O3與Cu的密度差異。本發(fā)明的技術(shù)方案為一種Al203/Cu復(fù)合材料的制備工藝，其特征在于，包括以下步驟(1)準(zhǔn)備材料選用粒度為0. 5-5 μ m的Al2O3粉與1-50 μ m的電解銅粉，Al2O3的含量為 0. 5wt% -2. 5wt% ；
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(2)制備a)、鍍銅對上述Al2O3顆粒進(jìn)行表面化學(xué)鍍銅處理；b)、壓制將處理后的Al2O3與電解銅粉均勻混合，然后冷壓制坯；c)、燒結(jié)將所制生坯在保護(hù)氣氛中進(jìn)行燒結(jié)。進(jìn)一步的技術(shù)方案還包括所述步驟a)鍍銅還包括鍍前預(yù)處理，所述鍍前預(yù)處理的步驟依次為分散-堿洗-粗化-敏化-活化，Al2O3粉末經(jīng)預(yù)處理后，再進(jìn)行表面化學(xué)鍍銅處理。上述的Al2O3粉末鍍前預(yù)處理具體為先將Al2O3在2. 5g/L的陰離子型表面活性劑溶液中進(jìn)行顆粒分散，然后在NaOH水溶液中進(jìn)行堿洗，在鹽酸水溶液中進(jìn)行粗化，再在 SnCl2鹽酸水溶液中敏化，最后采用PdCl2鹽酸水溶液在恒溫條件下進(jìn)行活化，預(yù)處理的每個(gè)步驟結(jié)束后均需清洗Al2O3粉末，以去除表面的殘留溶液。用來化學(xué)鍍銅的溶液成分如下CuSO4 · 5H20 3-7g/L ；EDTA-2A5_15g/L ；NaOH5_15g/L ；甲醛5_15ml/L;pH 值11-13;穩(wěn)定劑。所述燒結(jié)工藝為在氬氣或氮?dú)獗Ｗo(hù)氛圍下，在840°C _960°C燒結(jié)1H。冷壓壓坯的壓制力選為1. 5T/cm2-7. 5T/cm2。本發(fā)明的有益效果是1、制備工藝簡單、成本低、易于操作和工業(yè)化生產(chǎn)。2、制備的Al203/Cu復(fù)合材料綜合性能優(yōu)異，具有較高的密度和顯微維氏硬度，并且具有良好的導(dǎo)電性能。


圖1是本發(fā)明的工藝流程示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施方式
，對本發(fā)明作進(jìn)一步的介紹以鍍鋅鋼板的電阻點(diǎn)焊電極為例，選用粒度為0. 5-5 μ m的Al2O3粉(雜質(zhì)含量不超過0. Wt)與1-50 μ m的高純度電解銅粉，Al2O3的含量為2wt%。(I)Al2O3粉末化學(xué)鍍銅1)、鍍前預(yù)處理先將Al2O3在2. 5g/L的陰離子型表面活性劑溶液中進(jìn)行顆粒分散，然后在NaOH水溶液中進(jìn)行堿洗，在鹽酸水溶液中進(jìn)行粗化，再在SnCl2鹽酸水溶液中敏化，最后采用PdCl2鹽酸水溶液在恒溫條件下進(jìn)行活化，預(yù)處理的每個(gè)步驟結(jié)束后均需清洗Al2O3粉末，以去除表面的殘留溶液。2)、對Al2O3粉末顆粒表面進(jìn)行化學(xué)鍍銅，化學(xué)鍍銅溶液的組成見表1，化學(xué)鍍銅結(jié)束后，鍍銅的Al2O3粉末可在氬氣保護(hù)下，40°C烘干15min，密封保存。
表1化學(xué)鍍銅溶液
權(quán)利要求
1.一種A1203/CU復(fù)合材料的制備工藝，其特征在于，包括以下步驟 準(zhǔn)備材料選用粒度為0. 5-5μπι的Al2O3粉與1-50μπι的電解銅粉，Al2O3的含量為0. 5 wt %-2. 5wt% ； 制備a)、鍍銅對上述Al2O3顆粒進(jìn)行表面化學(xué)鍍銅處理；b)、壓制將處理后的Al2O3與電解銅粉均勻混合，然后冷壓制坯；c)、燒結(jié)將所制生坯在保護(hù)氣氛中進(jìn)行燒結(jié)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Al2O3/Cu復(fù)合材料的制備工藝，其特征在于所述步驟a)鍍銅還包括鍍前預(yù)處理，所述鍍前預(yù)處理的步驟依次為分散-堿洗-粗化-敏化-活化，Al2O3粉末經(jīng)預(yù)處理后，再進(jìn)行表面化學(xué)鍍銅處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的Al2O3/Cu復(fù)合材料的制備工藝，其特征在于Al2O3粉末鍍前預(yù)處理先將Al2O3在2. 5g/L的陰離子型表面活性劑溶液中進(jìn)行顆粒分散，然后在NaOH水溶液中進(jìn)行堿洗，在鹽酸水溶液中進(jìn)行粗化，再在SnCl2鹽酸水溶液中敏化，最后采用PdCl2鹽酸水溶液在恒溫條件下進(jìn)行活化，預(yù)處理的每個(gè)步驟結(jié)束后均需清洗Al2O3粉末，以去除表面的殘留溶液。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一權(quán)利要求所述的Al2O3/Cu復(fù)合材料的制備工藝，其特征在于所述化學(xué)鍍銅采用的溶液為 CuSO4 · 5H20 3-7g/L ； EDTA-2A5-15g/L ；NaOH5-15g/L ；甲醛5-15ml/L ；PH 值11-13;穩(wěn)定劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一權(quán)利要求所述的Al2O3/Cu復(fù)合材料的制備工藝，其特征在于所述燒結(jié)工藝為在氬氣或氮?dú)獗Ｗo(hù)氛圍下，在840°C _960°C燒結(jié)1H。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一權(quán)利要求所述的Al2O3/Cu復(fù)合材料的制備工藝，其特征在于冷壓壓坯的壓制力為1. 5T/cm2-7. 5 T/cm2。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種Al2O3/Cu復(fù)合材料的制備工藝，所制備的Al2O3/Cu復(fù)合材料可應(yīng)用于電力、電子、機(jī)械等工業(yè)領(lǐng)域，特別適用于電阻點(diǎn)焊領(lǐng)域。所需原料為Al2O3粉，基體材料為銅。制備工藝為首先采用化學(xué)鍍的方法對Al2O3進(jìn)行表面鍍銅處理，然后將鍍好的Al2O3粉與高純度銅粉均勻混合成粉末，再冷壓成坯，最后在保護(hù)氣氛下燒結(jié)得到Al2O3/Cu復(fù)合材料。采用這種工藝制備Al2O3/Cu復(fù)合材料，制備工藝簡單，制備的材料強(qiáng)度硬度高、導(dǎo)熱導(dǎo)電性能好，特別適于作為鍍鋅鋼板等低熔點(diǎn)鍍層鋼板的點(diǎn)焊電極，焊接質(zhì)量好、電極焊接壽命長。
文檔編號C22C29/12GK102181676SQ20111007513
公開日2011年9月14日 申請日期2011年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月28日
發(fā)明者朱志華 申請人:河海大學(xué)常州校區(qū)