專利名稱：一種以酸堿性銅蝕刻廢液制備Y₂O₃強(qiáng)化銅的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制備強(qiáng)化銅的方法，尤其設(shè)計(jì)一種低成本、高強(qiáng)度、高導(dǎo)電性的Y2O3強(qiáng)化銅的制備方法。
背景技術(shù)：
銅具有優(yōu)良的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和耐蝕性，廣泛地應(yīng)用在幾乎所有的工業(yè)部門。銅的晶體結(jié)構(gòu)為面心立方(fee )，其塑性非常好，軋制變形程度可達(dá)95%以上。但銅的強(qiáng)度和耐熱性不足，不能滿足航天、航空、電子工業(yè)等高新技術(shù)迅速發(fā)展對其綜合性能的要求。通過添加適當(dāng)?shù)暮辖鹪?，可以改善銅合金的性能，滿足一些要求不高的需求。但是實(shí)際應(yīng)用中很多場合要求材料能夠經(jīng)受高溫作用，故提高銅合金的高溫性能實(shí)屬必要。這些場合包括
I)點(diǎn)焊電極。在汽車和儀表儀器工業(yè)中，點(diǎn)焊以其美觀的外表和較高的工作效率越來越受到歡迎。傳統(tǒng)的點(diǎn)焊電極材料多是Cu-C合金，在較低的工作溫度下它是一個(gè)比較合適的選擇。但是當(dāng)溫度超過500-600度以上時(shí)，電極就會(huì)因?yàn)槌恋碇厝芏浕?，以致變形失效?)電子工業(yè)。隨著電子工業(yè)的飛速發(fā)展，大規(guī)模集成電路等電子元器件的引線材料要求越來越高，過去占統(tǒng)治地位的鐵鎳合金逐漸部分地被銅合金取代，且銅合金有成為主流的趨勢。另外，銅合金也常應(yīng)用于微波管等列車滑接線。電力機(jī)車的高架導(dǎo)線及其接觸環(huán)都必須有非常好的導(dǎo)電性能，同時(shí)能夠承受較大的力的作用。另外，銅合金在高溫條件下仍能保持良好的導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性，以及非常優(yōu)越的抗中子輻射的特性，常用作熱核反應(yīng)堆的內(nèi)壁。傳統(tǒng)的銅合金因高溫強(qiáng)度不足己不能滿足這些場合的要求，于是兼有高強(qiáng)度和高導(dǎo)電性的Y2O3強(qiáng)化銅材料應(yīng)運(yùn)而生。Y2O3強(qiáng)化銅是通過添加穩(wěn)定的Y2O3硬質(zhì)第二相，提高合金強(qiáng)度的同時(shí)保持銅基體良好的導(dǎo)電性，并且材料中的第二相能夠阻礙回復(fù)和再結(jié)晶，使材料有非常優(yōu)越的高溫性能。正是這些無可比擬的優(yōu)點(diǎn)，讓Y2O3強(qiáng)化銅備受青睞。Y2O3強(qiáng)化銅制備的關(guān)鍵是如何向銅基體中引入彌散分布的Y2O3顆粒。目前應(yīng)用較多的是內(nèi)氧化法，但內(nèi)氧化法工藝過程中反應(yīng)所需的氧含量難以控制，且生產(chǎn)成本昂貴。其它如機(jī)械混合法、共沉積法和硝酸鹽熔化法制備的Y2O3強(qiáng)化銅其Y2O3顆粒一般比較粗大(>2u m)，從而直接影響其優(yōu)越性。此外，現(xiàn)有技術(shù)中通常都采用銅粉作為制備原料，其生產(chǎn)成本較高，容易造成浪費(fèi)。印制電路板(PCB)加工的典型工藝采用"圖形電鍍法"。即先在板子外層需保留的銅箔部分上(是電路的圖形部分)預(yù)鍍一層鉛錫抗蝕層，然后用化學(xué)方式將其余的銅箔腐蝕掉，稱為蝕刻。蝕刻廢液通常有堿性氯化銅蝕刻廢液和酸性氯化銅蝕刻廢液堿性氯化銅蝕刻廢液主要含有氯化銅和NaOH ;酸性氯化銅蝕刻廢液主要含有氯化銅氨絡(luò)合物和氯化銨。將酸性、堿性蝕刻廢液共同用于制備Y2O3強(qiáng)化銅還未見報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明在于提供一種改進(jìn)的Y2O3強(qiáng)化銅的制備方法，通過該方法得到的Y2O3強(qiáng)化銅中Y2O3粒子極其細(xì)小、分布均勻，整體性能良好。本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案，一種以酸堿性銅蝕刻廢液制備Y2O3強(qiáng)化銅的方法，其特征在于包括如下步驟
1)分別準(zhǔn)備酸性和堿性銅蝕刻液，過濾雜質(zhì)，測量銅含量；
2)按照Y2O3在強(qiáng)化銅中所占質(zhì)量分?jǐn)?shù)為I.1-1. 5%的比例，配置YCl3溶液；
3)將步驟I)得到的酸性蝕刻廢液、堿性銅蝕刻液、步驟2)得到的YCl3溶液同時(shí)流加進(jìn)入到轉(zhuǎn)速為500-700 r/min的共沉淀反應(yīng)釜中，控制溶液流量，并控制混合溶液PH值，反應(yīng)一段時(shí)間后得到Cu (OH) 2和Y (OH) 3共混沉淀物；
4)將步驟3)得到的Cu(OH)2和Y(OH)3共混沉淀物將該混合物放入球磨機(jī)中進(jìn)行濕粉 球磨2 h 3 h，在室溫下干燥2 h，然后置于煅燒爐中，煅燒溫度為450-550°C，煅燒時(shí)間為
2h，得到CuCVY2O3復(fù)合粉末；
5)將Cu0/Y203復(fù)合粉末在氫氣保護(hù)氣氛中進(jìn)行還原,還原溫度為420-450°C,還原時(shí)間為2 h，得到Y(jié)2O3強(qiáng)化銅粉末；
6)將上述強(qiáng)化銅粉末冷鍛壓成型，壓制壓力為350-450MPa，保壓時(shí)間為10 s ；
7)采用氫氣保護(hù)氣氛燒結(jié)，燒結(jié)溫度為850-900°C，保溫時(shí)間為I. 5-2 h。本發(fā)明通過大量實(shí)驗(yàn)選擇了優(yōu)選參數(shù)和工藝，采用了 PCB加工中的含銅蝕刻廢液作為原料，同時(shí)采用共沉淀工藝，得到Cu (OH) 2和Y (OH) 3共混沉淀物，再經(jīng)煅燒、選擇性還原工藝，形成Y2O3強(qiáng)化銅粉末，將粉末進(jìn)行模壓成型，得到Y(jié)2O3強(qiáng)化銅產(chǎn)品。本發(fā)明的有益效果在于，由于原料為含銅蝕刻廢液，容易獲得并且成本低廉，生產(chǎn)工藝簡單，得到的產(chǎn)品的彌散相粒子細(xì)小、大小均勻和分布狀態(tài)最佳。具體實(shí)施方案下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行進(jìn)一步說明。實(shí)施例I
1)分別準(zhǔn)備酸性和堿性銅蝕刻液，過濾雜質(zhì)，測量銅含量；
2)按照Y2O3在強(qiáng)化銅中所占質(zhì)量分?jǐn)?shù)為I.1%的比例，配置YCl3溶液；
3)將步驟I)得到的酸性蝕刻廢液、堿性銅蝕刻液、步驟2)得到的YCl3溶液同時(shí)流加進(jìn)入到轉(zhuǎn)速為500 r/min的共沉淀反應(yīng)釜中，控制溶液流量，并控制混合溶液PH值，反應(yīng)一段時(shí)間后得到Cu (OH) 2和Y (OH) 3共混沉淀物；
4)將步驟3)得到的Cu(OH)2和Y(OH)3共混沉淀物將該混合物放入球磨機(jī)中進(jìn)行濕粉球磨2 h，在室溫下干燥2 h，然后置于煅燒爐中，煅燒溫度為450°C，煅燒時(shí)間為2 h，得到Cu0/Y203見合粉末；
5)將Cu0/Y203復(fù)合粉末在氫氣保護(hù)氣氛中進(jìn)行還原，還原溫度為420°C，還原時(shí)間為2h，得到Y(jié)2O3強(qiáng)化銅粉末；
6)將上述強(qiáng)化銅粉末冷鍛壓成型，壓制壓力為350MPa，保壓時(shí)間為10 s ；
7)米用氫氣保護(hù)氣氛燒結(jié)，燒結(jié)溫度為850°C,保溫時(shí)間為1.5 ho
實(shí)施例21)分別準(zhǔn)備酸性和堿性銅蝕刻液，過濾雜質(zhì)，測量銅含量；
2)按照Y2O3在強(qiáng)化銅中所占質(zhì)量分?jǐn)?shù)為I.3%的比例，配置YCl3溶液；
3)將步驟I)得到的酸性蝕刻廢液、堿性銅蝕刻液、步驟2)得到的YCl3溶液同時(shí)流加進(jìn)入到轉(zhuǎn)速為600 r/min的共沉淀反應(yīng)釜中，控制溶液流量，并控制混合溶液PH值，反應(yīng)一段時(shí)間后得到Cu (OH) 2和Y (OH) 3共混沉淀物；
4)將步驟3)得到的Cu(OH)2和Y(OH)3共混沉淀物將該混合物放入球磨機(jī)中進(jìn)行濕粉球磨2 h，在室溫下干燥2 h，然后置于煅燒爐中，煅燒溫度為500°C，煅燒時(shí)間為2 h，得到Cu0/Y203見合粉末；
5)將Cu0/Y203復(fù)合粉末在氫氣保護(hù)氣氛中進(jìn)行還原，還原溫度為430V，還原時(shí)間為
2h，得到Y(jié)2O3強(qiáng)化銅粉末；
6)將上述強(qiáng)化銅粉末冷鍛壓成型，壓制壓力為400MPa，保壓時(shí)間為10 s ；
7)米用氫氣保護(hù)氣氛燒結(jié)，燒結(jié)溫度為860°C,保溫時(shí)間為1.8 ho
實(shí)施例3
1)分別準(zhǔn)備酸性和堿性銅蝕刻液，過濾雜質(zhì)，測量銅含量；
2)按照Y2O3在強(qiáng)化銅中所占質(zhì)量分?jǐn)?shù)為I.5%的比例，配置YCl3溶液；
3)將步驟I)得到的酸性蝕刻廢液、堿性銅蝕刻液、步驟2)得到的YCl3溶液同時(shí)流加進(jìn)入到轉(zhuǎn)速為700 r/min的共沉淀反應(yīng)釜中，控制溶液流量，并控制混合溶液PH值，反應(yīng)一段時(shí)間后得到Cu (OH) 2和Y (OH) 3共混沉淀物；
4)將步驟3)得到的Cu(OH)2和Y(OH)3共混沉淀物將該混合物放入球磨機(jī)中進(jìn)行濕粉球磨3 h，在室溫下干燥2 h，然后置于煅燒爐中，煅燒溫度為550°C，煅燒時(shí)間為2 h，得到Cu0/Y203見合粉末；
5)將Cu0/Y203復(fù)合粉末在氫氣保護(hù)氣氛中進(jìn)行還原,還原溫度為450°C,還原時(shí)間為
2h，得到Y(jié)2O3強(qiáng)化銅粉末；
6)將上述強(qiáng)化銅粉末冷鍛壓成型，壓制壓力為450MPa，保壓時(shí)間為10 s；
7)采用氫氣保護(hù)氣氛燒結(jié)，燒結(jié)溫度為900°C，保溫時(shí)間為2 h。權(quán)利要求
1.一種以酸堿性銅蝕刻廢液制備Y2O3強(qiáng)化銅的方法，其特征在于包括如下步驟 1)分別準(zhǔn)備酸性和堿性銅蝕刻液，過濾雜質(zhì)，測量銅含量； 2)按照Y2O3在強(qiáng)化銅中所占質(zhì)量分?jǐn)?shù)為I.1-1. 5%的比例，配置YCl3溶液； 3)將步驟I)得到的酸性蝕刻廢液、堿性銅蝕刻液、步驟2)得到的YCl3溶液同時(shí)流加進(jìn)入到轉(zhuǎn)速為500-700 r/min的共沉淀反應(yīng)釜中，控制溶液流量，并控制混合溶液PH值，反應(yīng)一段時(shí)間后得到Cu (OH) 2和Y (OH) 3共混沉淀物； 4)將步驟3)得到的Cu(OH)2和Y(OH)3共混沉淀物將該混合物放入球磨機(jī)中進(jìn)行濕粉球磨2 h 3 h，在室溫下干燥2 h，然后置于煅燒爐中，煅燒溫度為450-550°C，煅燒時(shí)間為2 h，得到CuCVY2O3復(fù)合粉末； 5)將Cu0/Y203復(fù)合粉末在氫氣保護(hù)氣氛中進(jìn)行還原,還原溫度為420-450°C,還原時(shí)間為2 h，得到Y(jié)2O3強(qiáng)化銅粉末； 6)將上述強(qiáng)化銅粉末冷鍛壓成型，壓制壓カ為350-450MPa，保壓時(shí)間為10 s ； 7)采用氫氣保護(hù)氣氛燒結(jié)，燒結(jié)溫度為850-900で，保溫時(shí)間為I.5-2 h。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種以酸堿性銅蝕刻廢液制備Y2O3強(qiáng)化銅的方法，采用了PCB加工中的含銅蝕刻廢液作為原料，同時(shí)采用共沉淀工藝，得到Cu(OH)2和Y(OH)3共混沉淀物，再經(jīng)煅燒、選擇性還原工藝，形成Y2O3強(qiáng)化銅粉末，將粉末進(jìn)行模壓成型，得到Y(jié)2O3強(qiáng)化銅產(chǎn)品。本發(fā)明的有益效果在于，由于原料為含銅蝕刻廢液，容易獲得并且成本低廉，生產(chǎn)工藝簡單，得到的銅基體中彌散相粒子細(xì)小、大小和分布均勻。
文檔編號C22C9/00GK102703746SQ20121019229
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月12日
發(fā)明者徐梁冰 申請人:徐梁冰