一种高强度耐蚀铜合金复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种高强度耐蚀铜合金复合材料，按重量百分比计，包括以下组分：黄铜粉末92

【技术实现步骤摘要】
一种高强度耐蚀铜合金复合材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及合金材料
，更具体的说是涉及一种高强度耐蚀铜合金复合材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]板式换热器作为一种高效、紧凑的换热设备，被广泛应用于冶金、医药、化工等领域。流体通过在板式换热器片之间的窄缝的湍流流动实现冷热交换从而达到换热效果。换热器片是板式换热器中的重要结构部件，在具备高热导率的同时还需要具有较好的耐蚀性及优良的力学性能。
[0003]目前，用于制造板式换热器片的主要原材料为钛合金或不锈钢，但是，钛合金成本相对较高，原材料供求关系紧张、加工也相对困难，不锈钢则难以抵挡冷却介质中Cl
‑
的腐蚀，同时不锈钢表面易生长细菌且易结垢影响换热效果。换热器片成本高和易腐蚀等缺陷导致了板式换热器在石油、海洋工程等领域中的应用受到了限制。
[0004]黄铜具有耐蚀性好、导热性优良且容易加工等特点，是一种在换热器中广泛应用的导热材料。但是现有技术所涉及的铜合金材料均难以同时兼顾高导热、高强度及耐腐蚀等多种性能，并且目前铜合金的生产工艺仍然是传统的熔炼
‑
浇铸
‑
退火
‑
锻造，该工艺过程生产效率低、成品率低、能耗大，难以实现连续生产，或者，虽然能够提高生产效率和成品率，但是合金成分和加料顺序相对复杂。
[0005]因此，如何提供一种同时具备高导热、高强度及耐腐蚀的铜合金复合材料及其制备方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术提供了一种强度高、导热性能好且耐腐蚀性能突出的铜合金复合材料。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0008]一种高强度耐蚀铜合金复合材料，按重量百分比计，包括以下组分：
[0009]黄铜粉末
ꢀꢀꢀ
92
‑
98％
[0010]陶瓷粉末
ꢀꢀꢀ2‑
8％。
[0011]利用陶瓷粉末在黄铜基体中弥散分布，有效提高了复合材料的力学性能；同时由于陶瓷相在材料基体中的弥散分布有效抑制了黄铜的脱锌腐蚀。
[0012]优选的，在上述一种高强度耐蚀铜合金复合材料中，按重量百分比计，包括以下组分：
[0013]黄铜粉末
ꢀꢀꢀ
95
‑
97％
[0014]陶瓷粉末
ꢀꢀꢀ3‑
5％。
[0015]优选的，在上述一种高强度耐蚀铜合金复合材料中，所述黄铜粉末的粒径范围为50
‑
200μm。
[0016]上述技术方案的有益效果是：该粒径范围内的黄铜粉末流动性好，成形性好，在轧制成形过程中能形成致密度更高的板材。
[0017]优选的，在上述一种高强度耐蚀铜合金复合材料中，所述陶瓷粉末的粒径范围为5
‑
10μm。
[0018]上述技术方案的有益效果是：陶瓷粉末能够在黄铜基体中弥散分布，起到弥散强化的作用；同时，陶瓷粉末的添加对黄铜基体热导率影响相对较小。
[0019]优选的，在上述一种高强度耐蚀铜合金复合材料中，所述陶瓷粉末为BeO、BN、AlN、TiAlC中的任意一种或者几种的混合。
[0020]上述技术方案的有益效果是：陶瓷粉末兼备热导率高和强度高的特点，上述粉末在黄铜基体中弥散分布一方面增强了基体的力学性能，另一方面不会使得材料热导率降低过多而影响其导热性能。
[0021]本专利技术还公开了一种高强度耐蚀铜合金复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0022](1)按比例称取原料；
[0023](2)将黄铜粉末和陶瓷粉末混合，然后送入粉末轧制设备进行一次轧制，得到铜带；
[0024](3)将步骤(2)得到的铜带进行一次退火处理；
[0025](4)将经过一次退火处处理的铜带进行二次轧制；
[0026](5)将经过二次轧制的铜带进行二次退火处理，得到铜合金复合材料；
[0027]优选的，在上述一种高强度耐蚀铜合金复合材料的制备方法中，步骤(3)中所述一次退火处理的温度为600
‑
800℃，退火时间为1
‑
2h。
[0028]上述技术方案的有益效果是：上述制备方法能够有效消除轧制所引入的应力并促进铜合金粉末之间的冶金结合，提高材料的力学性能；退火处理温度过低将导致铜合金粉末间的冶金结合不足而降低其力学性能，退火温度过高则导致黄铜粉末内部析出相的固溶而降低其导热性能。
[0029]优选的，在上述一种高强度耐蚀铜合金复合材料的制备方法中，步骤(4)中所述轧制为室温冷轧，变形量为一次轧制所获铜带厚度的50％。
[0030]上述技术方案的有益效果是：室温下的冷轧处理将促进铜合金的强塑性变形，进而促进粉末间的冶金结合，同时由于轧制处理温度低，有效阻止板带的氧化。
[0031]优选的，在上述一种高强度耐蚀铜合金复合材料的制备方法中，步骤(5)中所述二次退火的温度为300
‑
400℃，退火时间为2
‑
3h。
[0032]上述技术方案的有益效果是：上述退火条件能有效消除轧制应力，提高材料的导热性及综合力学性能；温度过低则很难达到消除应力的目的，而温度过高则将导致材料由于再结晶而强度下降。
[0033]将上述高强度耐蚀铜合金复合材料应用于板式换热器，可以有效解决现有技术中用于板式换热器的铜合金材料难以同时兼顾高导热、高强度及耐腐蚀性能的问题。
[0034]经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术公开提供了一种高强度耐蚀铜合金复合材料及其制备方法，具有以下优势：
[0035](1)本专利技术从改善材料性能的角度出发，以黄铜和高导热陶瓷粉末为原料，通过粉末轧制结合退火处理的工艺，获得高导热陶瓷粉末在铜合金基体中弥散分布的铜合金复合
材料，通过对复合材料成分的合理调控获得了强度高、导热性能好且耐腐蚀性能突出的铜合金材料；
[0036](2)本专利技术制备得到的铜合金复合材料成分简单、容易控制，通过粉末轧制结合退火等工序的工艺实现了可用于板式换热器的高强度耐蚀铜合金复合材料的高效率、低能耗、高成品率的生产；
[0037](3)本专利技术制备得到的铜合金复合材料由于高导热陶瓷在合金基体中形成弥散强化，有效提升了合金的强度并有效抑制了黄铜的脱锌腐蚀，同时由于弥散分布的陶瓷颗粒具有热导率高的特点，对黄铜基体热导率的影响较小。
具体实施方式
[0038]下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0039]实施例1
[0040]一种高强度耐蚀铜合金复合材料，按照如下方法进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强度耐蚀铜合金复合材料，其特征在于，按重量百分比计，包括以下组分：黄铜粉末
ꢀꢀꢀ
92
‑
98％陶瓷粉末
ꢀꢀꢀ2‑
8％。2.根据权利要求1所述的一种高强度耐蚀铜合金复合材料，其特征在于，按重量百分比计，包括以下组分：黄铜粉末
ꢀꢀꢀ
95
‑
97％陶瓷粉末
ꢀꢀꢀ3‑
5％。3.根据权利要求1或2所述的一种高强度耐蚀铜合金复合材料，其特征在于，所述黄铜粉末的粒径范围为50
‑
200μm。4.根据权利要求1或2所述的一种高强度耐蚀铜合金复合材料，其特征在于，所述陶瓷粉末的粒径范围为5
‑
10μm。5.根据权利要求1或2所述的一种高强度耐蚀铜合金复合材料，其特征在于，所述陶瓷粉末为BeO、BN、AlN、TiAlC中的任意一种或者几种的混合。6.一种权利要求1
‑
5任一项所述的高强度耐蚀铜合金复合材料的制备方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：高鹏飞，何雨星，王锋涛，钱斯文，李勇，龚庆，赖安康，曾飞，
申请(专利权)人：四川晶剑电子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：