具有多孔結構阻擋層CuW/Al雙金屬材料的制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于雙金屬復合材料制備技術領域，具體涉及一種具有多孔結構阻擋層Cuff/Al雙金屬材料的制備方法。
【背景技術】
[0002]通過立式燒結熔滲法制備的CuW/CuCr整體材料，已成為高壓及特高壓開關自力型觸頭的主導材料，但因其成本高，使其應用受限。將鋁及鋁合金與CuW連接而得到的整體材料，希望代替部分對導電率要求不高的觸頭材料。目前，有冶金結合界面的CuW/AI整體材料通常是利用液固熔接法使鋁或鋁合金熔體與高熔點的CuW合金發(fā)生液固擴散和反應制備而成。然而由于CuW與鋁或鋁合金的熔點、擴散激活能、熔化潛熱和線膨脹系數(shù)等物化性能相差懸殊，在連接界面處極易反應生成脆性金屬間化合物，如Al2Cu等，使兩者界面結合強度較低，界面可控性不高。因此，本專利提出采用特殊的結構設計后在CuW表面添加擴散阻擋層，從而實現(xiàn)對界面結構的可控制備。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種具有多孔結構阻擋層CuW/AI雙金屬材料的制備方法，解決利用CuW合金與鋁或鋁合金制備雙金屬復合材料時界面可控性差的問題。
[0004]本發(fā)明所采用的技術方案是，具有多孔結構阻擋層CuW/AI雙金屬材料的制備方法，具體步驟如下:
[0005]步驟1:在預處理后的CuW合金表面制備鎳擴散阻擋層；
[0006]步驟2:將鋁錠在車床上加工成一定尺寸的鋁塊，經(jīng)砂紙磨光，然后對其表面進行潔凈處理，使其表面平整、潔凈、無氧化物，備用；
[0007]步驟3:將步驟2所得鋁塊與步驟I處理后的CuW合金進行熔接，即得CuW/AI雙金屬材料。
[0008]本發(fā)明的特征還在于，
[0009]步驟I中，CuW合金預處理的過程為:將CuW合金的表面打磨剖光后，得到平整的磨面，再用超聲波清洗15min，隨后將濃硝酸涂抹在CuW合金表面，15_20min后，其表面形成厚度為100-200 μ m的W骨架。
[0010]步驟I中，CuW合金表面制備鎳擴散阻擋層的過程為:
[0011]步驟1.1:稱取硫酸鎳、次亞磷酸鈉和檸檬酸固體，并將其溶解于蒸餾水中，充分溶解后即得鍍液，備用；
[0012]步驟1.2:將預處理后的CuW合金置于0.15g/L-0.20g/L的氯化鈀溶液中活化10-15min后用蒸餾水沖洗，隨后將其放入步驟1.1所得的鍍液中，在80-85°C的水浴溫度下施鍍0.5-2h，即得具有鎳擴散阻擋層的CuW合金。
[0013]本發(fā)明的特征進一步在于，
[0014]步驟1.1中，硫酸鎳、次亞磷酸鈉和檸檬酸的用量比為1.5:1.25:1。
[0015]步驟1.1中，所得鍍液的濃度為0.075g/mL。
[0016]步驟1.2中，所得CuW合金中的鎳層厚度為I?10 μ m。
[0017]本發(fā)明的特征還在于，
[0018]步驟2中，鋁塊表面潔凈處理的過程為:用細砂紙打磨表面，隨后將其置于濃度為10%的NaOH水溶液中5?lOmin，用蒸餾水沖洗后，再放入濃度為10%的HCl水溶液中3?8min，最后用蒸餾水清洗后迅速吹干，即得。
[0019]步驟3中，CuW合金與鋁的熔接過程為:將Cuff合金和鋁塊裝入坩禍中，隨后將坩禍放置于管式氣氛電阻爐中，在氬氣氣氛保護下，以15-20°C /min的升溫速率進行加熱，當爐內溫度達到550°C -600 °C時，再以4-6°C /min的升溫速率繼續(xù)升溫至700°C時，保溫60min后，取出，水淬，即得。
[0020]本發(fā)明的有益效果是，對CuW合金表面進行預處理，使其表面形成高度為100-200 μ m的W骨架，并在W骨架上添加鎳擴散阻擋層，一方面增加了鋁與擴散阻擋層的結合面積，有利于提高界面的結合強度；另一方面，Ni與Al、W元素僅通過互擴散形成固溶體，有效抑制了 CuW/AI界面擴散溶解層中脆性金屬間化合物Al2Cu的生成，提高了界面可控性。
【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明實施例2所得有鎳擴散阻擋層的CuW合金的結構示意圖；
[0022]圖2為本發(fā)明實施例2所得CuW/AI雙金屬復合材料的結構示意圖；
[0023]圖3為本發(fā)明對比例所得CuW/AI雙金屬復合材料界面過渡層的形貌圖；
[0024]圖4為本發(fā)明實施例2所得的CuW/AI雙金屬復合材料界面過渡層的形貌圖。
【具體實施方式】
[0025]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明進行詳細說明。
[0026]本發(fā)明具有多孔結構阻擋層CuW/AI雙金屬材料的制備方法，具體步驟如下:
[0027]步驟1:在預處理后的CuW合金表面制備鎳擴散阻擋層；
[0028]步驟1.1:將CuW合金的表面打磨剖光后，得到平整的磨面，再用超聲波清洗15min，隨后將濃硝酸涂抹在CuW合金表面，15_20min后，其表面形成厚度為100-200 μπι的W骨架；
[0029]步驟1.2:稱取硫酸鎳、次亞磷酸鈉和檸檬酸固體，并將其溶解于蒸餾水中，充分溶解后即得鍍液，備用；其中，硫酸鎳、次亞磷酸鈉和檸檬酸的用量比為1.5:1.25:1 ;所得鍍液的濃度為0.075g/mL ;
[0030]步驟1.3:將步驟1.1預處理后的CuW合金置于0.15g/L_0.20g/L的氯化鈀溶液中活化10-15min后用蒸餾水沖洗，隨后將其放入步驟1.1所得的鍍液中，在80_85°C的水浴溫度下施鍍0.5-2h，即得具有鎳擴散阻擋層的CuW合金；所得CuW合金中的鎳層厚度為I ?10 μ m0
[0031]步驟2:將鋁錠在車床上加工成一定尺寸的鋁塊，經(jīng)砂紙磨光，然后對其表面進行潔凈處理，用細砂紙打磨表面，隨后將其置于濃度為10%的NaOH水溶液中5?lOmin，用蒸餾水沖洗后，再放入濃度為10%的HCl水溶液中3?8min，最后用蒸餾水清洗后迅速吹干，使其表面平整、潔凈、無氧化物，備用；
[0032]步驟3:將步驟2所得鋁塊與步驟I處理后的CuW合金裝入坩禍中，隨后將坩禍放置于管式氣氛電阻爐中，在氬氣氣氛保護下，以15-20°C /min的升溫速率進行加熱，當爐內溫度達到550°C _600°C時，再以4-6°C /min的升溫速率繼續(xù)升溫至700°C時，保溫60min后，取出，水淬，即得。
[0033]實施例1
[0034]步驟1:將CuW合金的表面打磨剖光后，得到平整的磨面，再用超聲波清洗15min，隨后將濃硝酸涂抹在CuW合金表面使合金表層，15min后，其表面形成厚度為100 μ m的W骨架；
[0035]步驟2:稱取1.5g硫酸鎳、1.25g次亞磷酸鈉和Ig檸檬酸固體，并將其溶解于50mL蒸餾水中，充分溶解后即得鍍液，備用；
[0036]步驟3:將步驟I預處理后的CuW合金置于0.15g/L的氯化鈀溶液中活化1min后用蒸餾水沖洗，隨后將其放入步驟2所得的鍍液中，在85°C的水浴溫度下施鍍0.5h，即得具有鎳擴散阻擋層的CuW合金，其中鎳層厚度為I μπι ;
[0037]步驟4:將鋁錠在車床上加工成一定尺寸的鋁塊，經(jīng)砂紙磨光，然后對其表面進行潔凈處理，用細砂紙打磨表面，隨后將其置于濃度為10%的NaOH水溶液中l(wèi)Omin，用蒸餾水沖洗后，再放入濃度為10%的HCl水溶液中3min，最后用蒸餾水清洗后迅速吹干，使其表面平整、潔凈、無氧化物，備用；
[0038]步驟5:將步驟4所得鋁塊與步驟3所得的CuW合金裝入坩禍中，隨后將坩禍放置于管式氣氛電阻爐中，在氬氣氣氛保護下，以15°C /min的升溫速率進行加熱，當爐內溫度達到550°C時，再以6°C /min的升溫速率繼續(xù)升溫至700°C時，保溫60min后，取出，水淬，即得。
[0039]實施例2
[0040]步驟1:將CuW合金的表面打磨剖光后，得到平整的磨面，再用超聲波清洗15min，隨后將濃硝酸涂抹在CuW合金表面使合金表層，17min后，其表面形成厚度為150 μ m的W骨架；
[0041]步驟2:稱取1.5g硫酸鎳、1.25g次亞磷酸鈉和Ig檸檬酸固體，并將其溶解于50mL蒸餾水中，充分溶解后即得鍍液，備用；
[0042]步驟3:將步驟I預處理后的CuW合金置于0.15g/L的氯化鈀溶液中活化12min后用蒸餾水沖洗，隨后將其放入步驟2所得的鍍液中，在83°C的水浴溫度下施鍍lh，即得具有鎳擴散阻擋層的CuW合金，其中鎳層厚度為5 μπι ;本實施例所得有鎳擴散阻擋層的CuW合金的結構如圖1所