一種銅基粉末冶金材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種銅基粉末冶金材料及其制備方法，銅基粉末冶金材料的原料包括：銅粉、氧化銅粉、石墨、鎳粉、鉬粉、鉻粉、硬脂酸鋅、二氧化硅、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、對(duì)羥基苯甲酸甲酯和聚碳酸酯。其制備方法為先將銅粉、氧化銅粉、石墨、鎳粉、鉬粉、鉻粉、二氧化硅、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、對(duì)羥基苯甲酸甲酯和聚碳酸酯混合，再加入硬脂酸鋅；將混合物料初壓，所得毛坯件經(jīng)燒結(jié)成半成品件；半成品件冷卻后浸入機(jī)油處理；處理后的半成品件經(jīng)過(guò)復(fù)壓復(fù)燒后，再用冷水進(jìn)行冷卻；所得制品進(jìn)行蒸汽處理，即得。本發(fā)明的銅基粉末冶金材料物理性能和防銹性能明顯有所提高，進(jìn)一步擴(kuò)大了材料的應(yīng)用范圍。
【專利說(shuō)明】一種銅基粉末冶金材料及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于粉末冶金材料制備方法【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種銅基粉末冶金材料及 其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 粉末冶金具有獨(dú)特的化學(xué)組成和機(jī)械、物理性能，而這些性能是用傳統(tǒng)的熔鑄方 法無(wú)法獲得的。運(yùn)用粉末冶金技術(shù)可以直接制成多孔、半致密或全致密材料和制品，如含油 軸承、齒輪、凸輪、導(dǎo)桿、刀具等，是一種少無(wú)切削工藝。
[0003] 粉末冶金具有以下特點(diǎn)：
[0004] (1)粉末冶金技術(shù)可以最大限度地減少合金成分偏聚，消除粗大、不均勻的鑄造組 織。在制備高性能稀土永磁材料、稀土儲(chǔ)氫材料、稀土發(fā)光材料、稀土催化劑、高溫超導(dǎo)材 料、新型金屬材料（如Al-Li合金、耐熱Al合金、超合金、粉末耐蝕不銹鋼、粉末高速鋼、金 屬間化合物高溫結(jié)構(gòu)材料等）具有重要的作用。
[0005] (2)可以制備非晶、微晶、準(zhǔn)晶、納米晶和超飽和固溶體等一系列高性能非平衡材 料，這些材料具有優(yōu)異的電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)和力學(xué)性能。
[0006] (3)可以容易地實(shí)現(xiàn)多種類型的復(fù)合，充分發(fā)揮各組元材料各自的特性，是一種低 成本生產(chǎn)高性能金屬基和陶瓷復(fù)合材料的工藝技術(shù)。
[0007] (4)可以生產(chǎn)普通熔煉法無(wú)法生產(chǎn)的具有特殊結(jié)構(gòu)和性能的材料和制品，如新型 多孔生物材料，多孔分離膜材料、高性能結(jié)構(gòu)陶瓷磨具和功能陶瓷材料等。
[0008] (5)可以實(shí)現(xiàn)近凈形成形和自動(dòng)化批量生產(chǎn)，從而，可以有效地降低生產(chǎn)的資源和 能源消耗。
[0009] (6)可以充分利用礦石、尾礦、煉鋼污泥、乳鋼鐵鱗、回收廢舊金屬作原料，是一種 可有效進(jìn)行材料再生和綜合利用的新技術(shù)。
[0010]目前粉末冶金技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用，其中以銅基粉末冶金材料技術(shù)已經(jīng)發(fā)展并應(yīng) 用多年，但是銅基粉末冶金材料存在抗拉強(qiáng)度不高，伸長(zhǎng)率較低，對(duì)于該材料的應(yīng)用起到一 定的限制作用，同時(shí)，隨著工業(yè)化的發(fā)展，對(duì)材料的性能要求越來(lái)越高，因此，開(kāi)發(fā)一種能夠 應(yīng)用更廣泛的高性能材料迫在眉睫。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種銅基粉末冶金材料及其制備方 法，該銅基粉末冶金材料的物理性能和防銹性能明顯提高，進(jìn)一步擴(kuò)大了材料的應(yīng)用范圍
[0012] 一種銅基粉末冶金材料，原料以重量份計(jì)包括：銅粉20?35份，氧化銅粉15?28 份，石墨5?12份，鎳粉2?8份，鑰粉3?9份，鉻粉1?7份，硬脂酸鋅3?10份，二氧 化硅2?9份，聚乙烯醇0. 5?3. 8份，聚丙烯酰胺1. 7?4. 5份，對(duì)羥基苯甲酸甲酯2? 8份，聚碳酸酯1?12份。
[0013] 作為上述發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述銅粉和氧化銅粉的粒度為35?50μπι。
[0014] 作為上述發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述鎳粉、鑰粉和鉻粉的粒度為15?25μπι。
[0015] 作為上述發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述銅基粉末冶金材料，原料以重量份計(jì)包括：銅粉 29份，氧化銅粉24份，石墨8份，鎳粉5份，鑰粉7份，鉻粉4份，硬脂酸鋅6份，二氧化硅5 份，聚乙烯醇2. 2份，聚丙烯酰胺3. 5份，對(duì)羥基苯甲酸甲酯4份，聚碳酸酯9份。
[0016] 上述銅基粉末冶金材料的制備方法，包括以下步驟：
[0017] 步驟1，將銅粉、氧化銅粉、石墨、鎳粉、鑰粉、鉻粉、二氧化硅、聚乙烯醇、聚丙烯酰 胺、對(duì)輕基苯甲酸甲酯和聚碳酸酯混合，在55?70°C條件下攪拌30?50min，冷卻至室溫， 加入硬脂酸鋅，攪拌均勻后得混合物料；
[0018] 步驟2,將步驟1所得混合物料送入壓機(jī)，由壓機(jī)將所述的鐵基粉末送入預(yù)設(shè)的產(chǎn) 品模具，初壓成形，得毛坯件；
[0019] 步驟3,將步驟2所得毛坯件送入燒結(jié)爐，燒結(jié)成半成品件；
[0020] 步驟4,將步驟3所得半成品件冷卻并浸入機(jī)油中處理；
[0021] 步驟5,將步驟4所得半成品件在壓機(jī)中進(jìn)行復(fù)壓，并再次進(jìn)行燒結(jié)后，用冷水進(jìn) 行冷卻；
[0022] 步驟6,將步驟5所得制品進(jìn)行蒸汽處理，即得。
[0023] 作為上述發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟4中機(jī)油溫度為75?92°C，浸油時(shí)間為 15 ?40min〇
[0024] 作為上述發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟5中復(fù)壓壓力為600?980MPa，燒結(jié)溫度為 800?1300°C，燒結(jié)時(shí)間為25?55min。
[0025] 作為上述發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟6中蒸汽處理步驟的溫度為500?900°C， 處理時(shí)間為4?7h。
[0026] 本發(fā)明通過(guò)在銅基粉末冶金材料原料中引入對(duì)羥基苯甲酸甲酯和聚碳酸酯，提高 了材料的物理性能和防銹性能，進(jìn)一步擴(kuò)大了材料的應(yīng)用范圍。本發(fā)明的銅基粉末冶金材 料拉伸強(qiáng)度達(dá)到了 615MPa以上，伸長(zhǎng)率達(dá)到了 5. 2-5. 4%，硬度（HRB)達(dá)到了 82以上，防腐 性能在相對(duì)濕度80%，溫度60°C的條件下1200h表面無(wú)變化。

【具體實(shí)施方式】
[0027] 實(shí)施例1
[0028] -種銅基粉末冶金材料，原料以重量份計(jì)包括：銅粉20份，氧化銅粉15份，石墨5 份，鎳粉2份，鑰粉3份，鉻粉1份，硬脂酸鋅3份，二氧化硅2份，聚乙烯醇0. 5份，聚丙烯 酰胺1. 7份，對(duì)羥基苯甲酸甲酯2份，聚碳酸酯1份。
[0029] 上述銅粉和氧化銅粉的粒度為35 μ m，鎳粉、鑰粉和鉻粉的粒度為15 μ m。
[0030] 上述銅基粉末冶金材料的制備方法，包括以下步驟：
[0031] 步驟1，將銅粉、氧化銅粉、石墨、鎳粉、鑰粉、鉻粉、二氧化硅、聚乙烯醇、聚丙烯酰 胺、對(duì)羥基苯甲酸甲酯和聚碳酸酯混合，在55°c條件下攪拌55min，冷卻至室溫，加入硬脂 酸鋅，攪拌均勻后得混合物料；
[0032] 步驟2,將步驟1所得混合物料送入壓機(jī)，由壓機(jī)將所述的鐵基粉末送入預(yù)設(shè)的產(chǎn) 品模具，初壓成形，初壓壓力為700MPa，得毛坯件；
[0033] 步驟3,將步驟2所得毛坯件送入燒結(jié)爐，800°C燒結(jié)35min，得半成品件；
[0034] 步驟4,將步驟3所得半成品件冷卻并浸入75°C機(jī)油中處理40min ;
[0035] 步驟5,將步驟4所得半成品件在壓機(jī)中進(jìn)行復(fù)壓，復(fù)壓壓力為600MPa，并再次進(jìn) 行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為800°C,燒結(jié)時(shí)間為55min,然后用冷水進(jìn)行冷卻；
[0036] 步驟6,將步驟5所得制品先用500°C過(guò)飽和水蒸汽處理7h，即得。
[0037] 實(shí)施例2
[0038] -種銅基粉末冶金材料，原料以重量份計(jì)包括：銅粉27份，氧化銅粉22份，石墨8 份，鎳粉5份，鑰粉4份，鉻粉3份，硬脂酸鋅6份，二氧化硅4份，聚乙烯醇2. 3份，聚丙烯 酰胺3. 6份，對(duì)羥基苯甲酸甲酯6份，聚碳酸酯9份。
[0039] 上述銅粉和氧化銅粉的粒度為40 μ m，鎳粉、鑰粉和鉻粉的粒度為20 μ m。
[0040] 上述銅基粉末冶金材料的制備方法，包括以下步驟：
[0041] 步驟1，將銅粉、氧化銅粉、石墨、鎳粉、鑰粉、鉻粉、二氧化硅、聚乙烯醇、聚丙烯酰 胺、對(duì)羥基苯甲酸甲酯和聚碳酸酯混合，在60°C條件下攪拌40min，冷卻至室溫，加入硬脂 酸鋅，攪拌均勻后得混合物料；
[0042] 步驟2,將步驟1所得混合物料送入壓機(jī)，由壓機(jī)將所述的鐵基粉末送入預(yù)設(shè)的產(chǎn) 品模具，初壓成形，初壓壓力為800MPa，得毛坯件；
[0043] 步驟3,將步驟2所得毛坯件送入燒結(jié)爐，70(TC燒結(jié)50min，得半成品件；
[0044] 步驟4,將步驟3所得半成品件冷卻并浸入80°C機(jī)油中處理35min ;
[0045] 步驟5,將步驟4所得半成品件在壓機(jī)中進(jìn)行復(fù)壓，復(fù)壓壓力為700MPa，并再次進(jìn) 行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為900°C,燒結(jié)時(shí)間為40min,然后用冷水進(jìn)行冷卻；
[0046] 步驟6,將步驟5所得制品先用700°C過(guò)飽和水蒸汽處理6h，即得。
[0047] 實(shí)施例3
[0048] 一種銅基粉末冶金材料，原料以重量份計(jì)包括：銅粉29份，氧化銅粉24份，石墨8 份，鎳粉5份，鑰粉7份，鉻粉4份，硬脂酸鋅6份，二氧化硅5份，聚乙烯醇2. 2份，聚丙烯 酰胺3. 5份，對(duì)羥基苯甲酸甲酯4份，聚碳酸酯9份。
[0049] 上述銅粉和氧化銅粉的粒度為40 μ m，鎳粉、鑰粉和鉻粉的粒度為25 μ m。
[0050] 上述銅基粉末冶金材料的制備方法，包括以下步驟：
[0051] 步驟1，將銅粉、氧化銅粉、石墨、鎳粉、鑰粉、鉻粉、二氧化硅、聚乙烯醇、聚丙烯酰 胺、對(duì)羥基苯甲酸甲酯和聚碳酸酯混合，在60°C條件下攪拌45min，冷卻至室溫，加入硬脂 酸鋅，攪拌均勻后得混合物料；
[0052] 步驟2,將步驟1所得混合物料送入壓機(jī)，由壓機(jī)將所述的鐵基粉末送入預(yù)設(shè)的產(chǎn) 品模具，初壓成形，初壓壓力為900MPa，得毛坯件；
[0053] 步驟3,將步驟2所得毛坯件送入燒結(jié)爐，900°C燒結(jié)20min，得半成品件；
[0054] 步驟4,將步驟3所得半成品件冷卻并浸入85°C機(jī)油中處理25min ;
[0055] 步驟5,將步驟4所得半成品件在壓機(jī)中進(jìn)行復(fù)壓，復(fù)壓壓力為700MPa，并再次進(jìn) 行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為110(TC,燒結(jié)時(shí)間為35min,然后用冷水進(jìn)行冷卻；
[0056] 步驟6,將步驟5所得制品先用800°C過(guò)飽和水蒸汽處理6h，即得。
[0057] 實(shí)施例4
[0058] -種銅基粉末冶金材料，原料以重量份計(jì)包括：銅粉33份，氧化銅粉26份，石墨 10份，鎳粉6份，鑰粉8份，鉻粉6份，硬脂酸鋅5份，二氧化硅3份，聚乙烯醇1. 7份，聚丙 烯酰胺2. 5份，對(duì)羥基苯甲酸甲酯6份，聚碳酸酯9份。
[0059] 上述銅粉和氧化銅粉的粒度為35 μ m，鎳粉、鑰粉和鉻粉的粒度為15 μ m。
[0060] 上述銅基粉末冶金材料的制備方法，包括以下步驟：
[0061] 步驟1，將銅粉、氧化銅粉、石墨、鎳粉、鑰粉、鉻粉、二氧化硅、聚乙烯醇、聚丙烯酰 胺、對(duì)羥基苯甲酸甲酯和聚碳酸酯混合，在65°c條件下攪拌40min，冷卻至室溫，加入硬脂 酸鋅，攪拌均勻后得混合物料；
[0062] 步驟2,將步驟1所得混合物料送入壓機(jī)，由壓機(jī)將所述的鐵基粉末送入預(yù)設(shè)的產(chǎn) 品模具，初壓成形，初壓壓力為700MPa，得毛坯件；
[0063] 步驟3,將步驟2所得毛坯件送入燒結(jié)爐，800°C燒結(jié)35min，得半成品件；
[0064] 步驟4,將步驟3所得半成品件冷卻并浸入85°C機(jī)油中處理25min ;
[0065] 步驟5,將步驟4所得半成品件在壓機(jī)中進(jìn)行復(fù)壓，復(fù)壓壓力為850MPa，并再次進(jìn) 行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1150°C,燒結(jié)時(shí)間為35min,然后用冷水進(jìn)行冷卻；
[0066] 步驟6,將步驟5所得制品先用600°C過(guò)飽和水蒸汽處理6h，即得。
[0067] 實(shí)施例5
[0068] 一種銅基粉末冶金材料，原料以重量份計(jì)包括：銅粉35份，氧化銅粉28份，石墨 12份，鎳粉8份，鑰粉9份，鉻粉7份，硬脂酸鋅10份，二氧化硅9份，聚乙烯醇3. 8份，聚丙 烯酰胺4. 5份，對(duì)羥基苯甲酸甲酯8份，聚碳酸酯12份。
[0069] 上述銅粉和氧化銅粉的粒度為50 μ m，鎳粉、鑰粉和鉻粉的粒度為25 μ m。
[0070] 上述銅基粉末冶金材料的制備方法，包括以下步驟：
[0071] 步驟1，將銅粉、氧化銅粉、石墨、鎳粉、鑰粉、鉻粉、二氧化硅、聚乙烯醇、聚丙烯酰 胺、對(duì)羥基苯甲酸甲酯和聚碳酸酯混合，在70°C條件下攪拌30min，冷卻至室溫，加入硬脂 酸鋅，攪拌均勻后得混合物料；
[0072] 步驟2,將步驟1所得混合物料送入壓機(jī)，由壓機(jī)將所述的鐵基粉末送入預(yù)設(shè)的產(chǎn) 品模具，初壓成形，初壓壓力為700MPa，得毛坯件；
[0073] 步驟3,將步驟2所得毛坯件送入燒結(jié)爐，800°C燒結(jié)35min，得半成品件；
[0074] 步驟4,將步驟3所得半成品件冷卻并浸入92°C機(jī)油中處理15min ;
[0075] 步驟5,將步驟4所得半成品件在壓機(jī)中進(jìn)行復(fù)壓，復(fù)壓壓力為980MPa，并再次進(jìn) 行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1300°C,燒結(jié)時(shí)間為25min,然后用冷水進(jìn)行冷卻；
[0076] 步驟6,將步驟5所得制品先用900°C過(guò)飽和水蒸汽處理4h，即得。
[0077] 對(duì)比例1
[0078] 本實(shí)施例與實(shí)施例4的區(qū)別在于：銅基粉末冶金材料的原料不包括對(duì)羥基苯甲酸 甲酯和聚碳酸酯。
[0079] -種銅基粉末冶金材料，原料以重量份計(jì)包括：銅粉33份，氧化銅粉26份，石墨 10份，鎳粉6份，鑰粉8份，鉻粉6份，硬脂酸鋅5份，二氧化硅3份，聚乙烯醇1. 7份，聚丙 烯酰胺2. 5份。
[0080] 上述銅粉和氧化銅粉的粒度為35 μ m，鎳粉、鑰粉和鉻粉的粒度為15 μ m。
[0081] 制備方法同實(shí)施例4。
[0082] 將實(shí)施例1至5所得成品與對(duì)比例所得成品進(jìn)行性能測(cè)試，結(jié)果如下：
[0083]

【權(quán)利要求】
1. 一種銅基粉末冶金材料，其特征在于：原料以重量份計(jì)包括：銅粉20?35份，氧化 銅粉15?28份，石墨5?12份，鎳粉2?8份，鑰粉3?9份，鉻粉1?7份，硬脂酸鋅 3?10份，二氧化娃2?9份，聚乙烯醇0. 5?3. 8份，聚丙烯酰胺1. 7?4. 5份，對(duì)輕基苯 甲酸甲酉旨2?8份，聚碳酸酉旨1?12份。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的銅基粉末冶金材料，其特征在于：所述銅粉和氧化銅粉的粒 度為35?50 y m。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的銅基粉末冶金材料，其特征在于：所述鎳粉、鑰粉和鉻粉的粒 度為15?25 y m。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的銅基粉末冶金材料，其特征在于：原料以重量份計(jì)包括：銅粉 29份，氧化銅粉24份，石墨8份，鎳粉5份，鑰粉7份，鉻粉4份，硬脂酸鋅6份，二氧化硅5 份，聚乙烯醇2. 2份，聚丙烯酰胺3. 5份，對(duì)羥基苯甲酸甲酯4份，聚碳酸酯9份。
5. 權(quán)利要求1所述的銅基粉末冶金材料的制備方法，其特征在于：包括以下步驟： 步驟1，將銅粉、氧化銅粉、石墨、鎳粉、鑰粉、鉻粉、二氧化硅、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、對(duì) 輕基苯甲酸甲酯和聚碳酸酯混合，在55?70°C條件下攪拌30?50min，冷卻至室溫，加入 硬脂酸鋅，攪拌均勻后得混合物料； 步驟2,將步驟1所得混合物料送入壓機(jī)，由壓機(jī)將所述的鐵基粉末送入預(yù)設(shè)的產(chǎn)品模 具，初壓成形，得毛坯件； 步驟3,將步驟2所得毛坯件送入燒結(jié)爐，燒結(jié)成半成品件； 步驟4,將步驟3所得半成品件冷卻并浸入機(jī)油中處理； 步驟5,將步驟4所得半成品件在壓機(jī)中進(jìn)行復(fù)壓，并再次進(jìn)行燒結(jié)后，用冷水進(jìn)行冷 卻； 步驟6,將步驟5所得制品進(jìn)行蒸汽處理，即得。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的銅基粉末冶金材料的制備方法，其特征在于：所述步驟4中 機(jī)油溫度為75?92°C，浸油時(shí)間為15?40min。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的銅基粉末冶金材料的制備方法，其特征在于：所述步驟5中 復(fù)壓壓力為600?980MPa，燒結(jié)溫度為800?1300,燒結(jié)時(shí)間為25?55min。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的銅基粉末冶金材料的制備方法，其特征在于：所述步驟6中 蒸汽處理步驟的溫度為500?900°C，處理時(shí)間為4?7h。
【文檔編號(hào)】B22F1/00GK104384495SQ201410577664
【公開(kāi)日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2014年10月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月24日
【發(fā)明者】劉莉, 王爽, 劉曉東 申請(qǐng)人:蘇州萊特復(fù)合材料有限公司