铜合金的制备方法及采用该方法得到的铜合金、铜合金的应用、电子元件、机械元件技术

本发明专利技术涉及有色金属领域，具体而言，提供了一种铜合金的制备方法及采用该方法得到的铜合金、铜合金的应用、电子元件、机械元件。上述铜合金的制备方法包括以下步骤：(a)将纳米粒子压制成块，得到粉块；(b)将粉块加入到铜液中，搅拌2‑4次，搅拌速率为60‑120r/min，单次搅拌的时间为20‑30s，然后依次经保温、降温和冷却，得到所述铜合金。上述制备方法采用外部添加纳米粒子的方式弥散强化铜合金，工艺简单，生产周期短，且无需使用特殊设备即可实现，成本低廉，所得铜合金的力学性能优异，适合工业化大批量生产。

【技术实现步骤摘要】
铜合金的制备方法及采用该方法得到的铜合金、铜合金的应用、电子元件、机械元件
本专利技术涉及有色金属领域，具体而言，涉及一种铜合金的制备方法及采用该方法得到的铜合金、铜合金的应用、电子元件、机械元件。
技术介绍
铜合金是以纯铜为基体加入一种或几种其他元素所构成的合金，具有优良的导电性、导热性、延展性和耐蚀性，具有广泛的应用前景。为了提高铜合金的综合性能，以进一步扩大其应用范围，一般会向铜中增加强化粒子，以阻碍位错运动或裂纹扩展，从而有效提高铜合金的机械性能。目前，向铜合金基体中引入第二相的主要方法为：内氧化法和机械合金化法。采用内氧化法制备氧化铝弥散强化铜基复合材料主要有以下两种形式：一是按一定比例将Cu-Al合金粉末与氧化介质均匀混合后在密闭条件下进行内氧化，该方法因需外加氧化介质、长时间混粉以及用氢气还原多余氧化介质而导致制备成本较高；另一种方法是通过严格控制体系氧势在保证基体不被氧化的前提下使Al元素内氧化，该方法因对真空度要求较高而需严格控制氧分压。机械合金化法是指将预合金化的元素粉末混合，在高能球磨设备中高速运行，将回转机械能传递给粉末，并在回转过程中冷态条件下冲击、挤压、反复破断，使之成为弥散分布的超细粒子，实现固态下合金化；然而该方法在研磨过程中易产生杂质、污染、氧化和应力，难以得到清洁的纳米晶体表面，且材料晶粒大小不易控制。可见以上方法存在工艺复杂，对生产条件要求过高，产品质量不容易控制且生产成本高等问题，难以实现规模化生产，因而限制了弥散强化铜合金的进一步发展和推广应用。>有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的第一目的在于提供一种铜合金的制备方法，该方法采用外部添加纳米粒子的方式弥散强化铜合金，工艺简单，生产周期短，且无需使用特殊设备即可实现，成本低廉，所得铜合金的力学性能优异，适合工业化大批量生产。本专利技术的第二目的在于提供一种采用上述方法制备得到的铜合金。本专利技术的第三目的在于提供一种上述铜合金的应用。本专利技术的第四目的在于提供一种电子元件或机械元件。为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：第一方面，本专利技术提供了一种铜合金的制备方法，包括以下步骤：(a)将纳米粒子压制成块，得到粉块；(b)将粉块加入到铜液中，搅拌2-4次，搅拌速率为60-120r/min，单次搅拌的时间为20-30s，然后依次经保温、降温和冷却，得到所述铜合金。作为进一步优选的技术方案，所述纳米粒子的熔点高于2000℃；优选地，所述纳米粒子包括无机纳米粒子；优选地，无机纳米粒子包括MgO、Al2O3、TiN、ZrO2或WC中的至少一种；优选地，所述纳米粒子的平均粒径低于20nm。作为进一步优选的技术方案，纳米粒子的含量为0.05-0.25wt％。作为进一步优选的技术方案，所述方法还包括以下步骤：将纳米粒子压制成块，然后用铜箔包裹，得到粉块；优选地，所述方法还包括以下步骤：将粉块固定在不与铜液反应的连接体的一端，再将连接体连接粉块的一端置于铜液的底部，再搅拌2-4次，所述连接体的熔点高于2000℃；优选地，所述连接体包括钼棒。作为进一步优选的技术方案，铜液采用以下步骤得到：将铜块放入电阻炉中加热，加热过程中通入惰性气体，待铜块全部融化后得到铜液；优选地，所述加热包括：首先，以5-10℃/min的速率升温至600-700℃，保温40-60min；然后，以5-10℃/min的速率升温至1200-1300℃；优选地，惰性气体的流量为2-3m3/h。作为进一步优选的技术方案，粉块加入到铜液或搅拌的过程中，惰性气体的流量为3-4m3/h；优选地，搅拌包括：每隔3-5min搅拌一次，单次搅拌采用正反搅拌，正向搅拌和反向搅拌的时间各自独立的为10-15s。作为进一步优选的技术方案，步骤(b)中，保温时间为5-10min；优选地，保温后降温至1100-1150℃；优选地，冷却的方式包括水冷。第二方面，本专利技术提供了一种采用上述铜合金的制备方法得到的铜合金。第三方面，本专利技术提供了一种上述铜合金在制备电子元件或机械元件中的应用。第四方面，本专利技术提供了一种电子元件或机械元件。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术提供的铜合金的制备方法采用纳米粒子作为第二相强化粒子，粒径较小，且在压制成块后加入到铜液中，同时采用搅拌的方式，相对于直接将纳米粒子加入的方式而言，该方法易使纳米粒子在铜液中弥散分布。该方法采用外部添加纳米粒子的方式弥散强化铜合金，工艺简单，生产周期短，且无需使用特殊设备即可实现，成本低廉，所得铜合金的力学性能优异，适合工业化大批量生产。具体实施方式下面将结合实施例对本专利技术的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本专利技术，而不应视为限制本专利技术的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。根据本专利技术的一个方面，在至少一个实施例中提供了一种铜合金的制备方法，包括以下步骤：(a)将纳米粒子压制成块，得到粉块；(b)将粉块加入到铜液中，搅拌2-4次，搅拌速率为60-120r/min，单次搅拌的时间为20-30s，然后依次经保温、降温和冷却，得到所述铜合金。上述制备方法采用纳米粒子作为第二相强化粒子，粒径较小，且在压制成块后加入到铜液中，同时采用搅拌的方式，相对于直接将纳米粒子加入的方式而言，该方法易使纳米粒子在铜液中弥散分布。该方法采用外部添加纳米粒子的方式弥散强化铜合金，工艺简单，生产周期短，且无需使用特殊设备即可实现，成本低廉，所得铜合金的力学性能优异，适合工业化大批量生产。上述搅拌次数例如为2、3或4次。如果仅搅拌一次，则粉块中的纳米粒子无法完全弥散分布在铜液中，搅拌次数过多则会降低生产效率。另外，从搅拌次数上也可以看出，本专利技术采用的是间隔搅拌的方式，间隔搅拌一方面能有效避免单次长时间搅拌所造成的外界气体溶入铜液中的风险，保证铜合金性能，另一方面也可有效保护搅拌工具，搅拌工具可在搅拌间隔时间内充分降温，降低搅拌工具的损耗，延长其使用寿命。上述搅拌速率例如为60、65、70、75、80、85、90、95、100、105、110、115或120r/min。上述单次搅拌的时间例如为20、21、22、23、24、25、26、27、28、29或30s。当搅拌速率和单次搅拌时间在以上范围内时，能将粉块中的纳米粒子尽可能均匀分散在铜液中，搅拌速率过慢或时间过短，则纳米粒子的分散均匀度较差，搅拌速率过快或时间过长，纳米粒子的分散均匀性没有进一步明显的提高，但会浪费时间和能源。在一种优选的实施方式中，所述纳米粒子的熔点高于2000℃。当纳米粒子的熔点高于2000℃时，纳米粒子的高温稳定性更好，在铜液中不会熔融，有利于保证铜合金的高温稳定性。优选地，所述纳米粒子包括无机纳米粒子。优选地，无机纳米粒子包括Mg本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铜合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(a)将纳米粒子压制成块，得到粉块；(b)将粉块加入到铜液中，搅拌2-4次，搅拌速率为60-120r/min，单次搅拌的时间为20-30s，然后依次经保温、降温和冷却，得到所述铜合金。/n

【技术特征摘要】
1.一种铜合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(a)将纳米粒子压制成块，得到粉块；(b)将粉块加入到铜液中，搅拌2-4次，搅拌速率为60-120r/min，单次搅拌的时间为20-30s，然后依次经保温、降温和冷却，得到所述铜合金。


2.根据权利要求1所述的铜合金的制备方法，其特征在于，所述纳米粒子的熔点高于2000℃；
优选地，所述纳米粒子包括无机纳米粒子；
优选地，无机纳米粒子包括MgO、Al2O3、TiN、ZrO2或WC中的至少一种；
优选地，所述纳米粒子的平均粒径低于20nm。


3.根据权利要求1所述的铜合金的制备方法，其特征在于，纳米粒子的含量为0.05-0.25wt％。


4.根据权利要求1所述的铜合金的制备方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：将纳米粒子压制成块，然后用铜箔包裹，得到粉块；
优选地，所述方法还包括以下步骤：将粉块固定在不与铜液反应的连接体的一端，再将连接体连接粉块的一端置于铜液的底部，再搅拌2-4次，所述连接体的熔点高于2000℃；
优选地，所述连接体包括钼棒。


5.根据权利要求1所述的铜合金的制...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨树峰，王田田，李京社，刘威，郭皓，袁航，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京;11