铜包覆铬复合粉末及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种铜包覆铬复合粉末，其包括内部芯核和外包覆层，内部芯核主要为铬粉组成的不规则形貌颗粒，颗粒的粒径在75μm以下，外包覆层主要为连续的Cu金属层。其制备方法包括：先对铬粉进行预处理；再对铬粉外表面进行化学镀铜，化学镀液由可溶性铜盐、络合剂、强碱、还原剂、亚铁氰化钾及助剂组成，在化学镀铜过程中实时监测化学镀液的酸碱度和汽包，并据此变化不断补充化学镀液中的主要成分；最后对复合粉体进行表面钝化处理，得到铜包覆铬复合粉末。本发明专利技术制备得到的铜包覆铬复合粉末在粉末冶金法制备铜铬合金触头材料中可作为工艺生产原材料进行应用，应用后制得的铜铬合金触头产品偏析现象少，工艺简单，性能稳定。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种铜包覆铬复合粉末，其包括内部芯核和外包覆层，内部芯核主要为铬粉组成的不规则形貌颗粒，颗粒的粒径在75μm以下，外包覆层主要为连续的Cu金属层。其制备方法包括：先对铬粉进行预处理；再对铬粉外表面进行化学镀铜，化学镀液由可溶性铜盐、络合剂、强碱、还原剂、亚铁氰化钾及助剂组成，在化学镀铜过程中实时监测化学镀液的酸碱度和汽包，并据此变化不断补充化学镀液中的主要成分；最后对复合粉体进行表面钝化处理，得到铜包覆铬复合粉末。本专利技术制备得到的铜包覆铬复合粉末在粉末冶金法制备铜铬合金触头材料中可作为工艺生产原材料进行应用，应用后制得的铜铬合金触头产品偏析现象少，工艺简单，性能稳定。【专利说明】铜包覆铬复合粉末及其制备方法和应用
本专利技术涉及一种金属粉体材料及其制备方法和应用，尤其涉及一种含铬的复合金属粉体材料及其制备方法和应用。
技术介绍
铜铬合金触头材料由于具有强度和硬度高、导热性和导电性好以及抗腐蚀性强等优点，而广泛应用于制备电阻电极、触头材料、集成电路引框架、电力火车架空导线、电动工具的转向器、大型高速涡轮发电机转子导线、电工开关以及电动机集电环等要求高导电率、高强度的产品，尤其是高铬含量的铜铬合金在大功率真空高压开关中更是显示出独特的优越性。迄今为止，还没有发现在大功率真空开关的应用方面，有比高铬铜铬合金性能更优异的新的触头材料。由于铜铬元素的互溶度很低，在低温下基本上不相溶、甚至在低于1800°C以下的液相也不互溶，因此，铜铬合金实为铜铬复合材料。为了解决熔铸法容易带来的偏析问题，粉末冶金法以工艺相对简单、合金成分易于调控、生产成本较低等优点，一直成为制备铜铬合金的主要方法，但该方法却存在分散均匀性差、界面结合强度差等问题，特别是伴随而来的铬粉表面氧化问题，一直困扰着高性能铜铬合金触头的生产。金属包覆型复合粉是由一层金属单质或合金包覆在每一个芯核颗粒表面上形成的复合粉。它不仅保持了原始芯核的物化性能，而且使得粉末在成分均匀性、机械分散性、自我保护性等方面获得显著的改善，特别是包覆层赋予了芯核粉末丰富的表面功能性能，使其在粉末冶金、热喷涂、复合增强等工艺过程中产生了各组分之间的合金化效应和粘结效果，这些效果对于材料的应用来说是极为有利的。如何创造性地将金属包覆型复合粉的技术原理应用于铜铬合金触头材料的制备，以解决粉末冶金法制备铜铬合金触头材料面临的分散性差、粘接性差、产品寿命短等问题，这不仅是本领域技术人员面临的一项新课题，而且对于铜铬合金触头材料的应用也具有十分重要的意义。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种可避免铬粉氧化、可适用于粉末冶金生产铬铜合金的铜包覆铬复合粉末，还相应提供该铜包覆铬复合粉末的制备方法和应用。为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为一种铜包覆铬复合粉末，所述铜包覆铬复合粉末包括内部芯核和外包覆层，所述内部芯核主要为铬粉组成的不规则形貌颗粒，单个不规则形貌颗粒的粒径在75 μ m以下(优选30 μ m?70 μ m)，所述外包覆层主要为连续的Cu金属层。作为一个总的技术构思，本专利技术还提供一种上述的铜包覆铬复合粉末的制备方法，包括以下步骤:( I)先对铬粉进行预处理；( 2 )然后对预处理后的铬粉外表面进行化学镀铜；(3)对化学镀铜后的复合粉体进行表面钝化处理，得到铜包覆铬复合粉末；所述化学镀铜的过程具体包括:将预处理的铬粉置于主要由可溶性铜盐、络合剂、强碱、还原剂、亚铁氰化钾及助剂组成的化学镀液中，每升化学镀液中添加铬粉20g~25g ；在20°C~80°C温度和碱性条件下充分搅拌进行化学镀铜(化学镀铜过程一般优选控制在8min~12min)，在化学镀铜过程中，实时监测化学镀液的酸碱度和汽包，并根据化学镀液的酸碱度以及汽包的变化不断补充化学镀液中的主要成分；化学镀铜过程中的酸碱度控制在pH值10~12 ;化学镀铜过程中持续有汽包产生，如果化学镀铜过程中汽包产生停止则按配比适量补充化学镀液中的主要成分。上述的制备方法中，优选的，所述预处理依次包括碱洗除脂、酸洗除氧化膜、敏化处理和活化处理这多个步骤，每完成一个步骤后即用水洗净然后进入下一步骤。上述的制备方法中，优选的，所述碱洗除脂具体包括:采用浓度为2.2mol/L~2.8mol/L的NaOH溶液浸泡处理3min~5min，浸泡过程中同时施以搅拌，浸泡处理时根据pH值的变化不断补充NaOH溶液使浸泡过程中的pH值保持在8~9的范围内。上述的制备方法中，优选的，所述酸洗除氧化膜具体包括:采用浓度为0.5mol/L~1.0mol/L的稀H2SO4溶液进行酸洗浸泡处理3min~5min,浸泡过程中同时施以搅拌，浸泡处理时根据pH值的变化不断补充稀H2SO4溶液使浸泡过程中的pH值保持在4~5的范围内。上述的制备方法中，优选的，所述敏化处理具体包括:采用氯化亚锡-盐酸混合溶液进行浸泡处理4min~6min，浸泡过程中同时施以搅拌；所述氯化亚锡-盐酸混合溶液中，氯化亚锡的浓度为38g/L~42g/L，盐酸(36%浓盐酸)的浓度为50ml/L~52ml/L。上述的制备方法中，优选的，所述活化处理具体包括:采用硝酸银的氨水溶液进行活化处理，按IL氨水配IOg硝酸银进行配制。上述的制备方法中，优选的，所述化学镀液中的可溶性铜盐、络合剂、强碱、还原剂分别是指硫酸铜、乙二胺四乙酸(EDTA)、氢氧化钠和甲醛。所述化学镀液的配制过程具体包括:先采用氢氧化钠溶液溶解乙二胺四乙酸，加热至50°C~70°C后加入硫酸铜(CuSO4)，再加入氢氧化钠调整混合液的PH值至10~12，最后依次加入甲醛、亚铁氰化钾及助剂得到化学镀液。更优选的，所述化学镀液中，乙二胺四乙酸的浓度控制在30g/L~40g/L、硫酸铜控制在15g/L~20g/L、甲醒控制在10ml/L~15ml/L,亚铁氰化钾控制在0.lg/L~0.2g/L、助剂控制在0.08g/L~0.lg/L。所述助剂一般优选包括2，2联吡啶、硫脲等成分。其中亚铁氰化钾及助剂抑制反应速度，使反应只在活化的粉末上进行。上述的制备方法中，优选的，所述表面钝化处理具体包括:采用钝化剂对化学镀铜后的复合粉体浸泡处理3min~5min，水洗后干燥；所述钝化剂主要由以下质量分数组分配制而成:苯并三氮唑 8%~12%;乙醇83% ~87% ;和对苯二酚3%~7%。作为一个总的技术构思，本专利技术还提供一种上述本专利技术的铜包覆铬复合粉末在粉末冶金法制备铜铬合金触头材料中作为工艺生产原材料的应用。与现有技术相比，本专利技术的优点在于:本专利技术通过对制备工艺的镀液配方进行改进，使得铬粉外表面有效地包覆上连续、均匀的铜层，通过对预处理工艺的条件和参数进行改进和优化，使得铬粉的纯度提高，使铬粉的表面更易于与化学镀液反应结合。总的来说，本专利技术工艺的合金成分更易于调控、且生产成本更低，有效解决了合金粉末分散均匀性差、界面结合强度差等问题。本专利技术的产品中由于铬粉表面包覆有铜层，一方面对铬粉起到了很好地保护作用，避免了铬粉表面的氧化；另一方面可以保证铬粉在与铜粉末混合时的分散均匀性，烧结时外包覆层可以起到润湿作用，显著地增强了与铜基体的粘接强度。本专利技术产品的特点使得其非常适用于通过粉末冶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铜包覆铬复合粉末，其特征在于：所述铜包覆铬复合粉末包括内部芯核和外包覆层，所述内部芯核主要为铬粉组成的不规则形貌颗粒，单个不规则形貌颗粒的粒径在75μm以下，所述外包覆层主要为连续的Cu金属层。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈刚，吴旭升，朱健斌，涂川俊，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43