一种金属基复合材料的粉末冶金制备方法技术

本申请属于粉末冶金技术领域，具体公开一种金属基复合材料的粉末冶金制备方法，包括制备氧化石墨烯水溶液；将氧化石墨烯水溶液与铜粉一同进行低能量球磨，获得均匀分散的混合粉末；将混合粉末进行冷压成多个薄片坯料后，在还原炉内氢气氛围下退火；将多个退火还原后的薄片叠放至烧结机进行热压烧结；将热压烧结后的压片放入真空炉内，在氩气氛围下致密化烧结。通过退火还原处理，同步还原氧化石墨烯和铜，降低复合材料内的氧元素含量，避免影响复合材料的导电率；通过冷压处理，使得混合均匀的石墨烯和铜位置固定住，有利于后续还原过程的充分进行；通过对粗铜粉进行低温球磨处理，分散混匀的同时，减小铜粉粒径大小，提升复合后的硬度和导电率。后的硬度和导电率。后的硬度和导电率。

【技术实现步骤摘要】
一种金属基复合材料的粉末冶金制备方法


[0001]本申请属于粉末冶金
，具体地说涉及一种金属基复合材料的粉末冶金制备方法。

技术介绍

[0002]铜作为一种导电性很好的材料广泛应用于各个领域中，但由于其本身的固有属性限制，其硬度和强度通常较低，现有技术中有用钨、钼、金属间化合物以及多种类复合材料对其进行改性，但这些掺杂通常都会影响铜本身的导电性和导热性，使得铜本身的优势性能降低，进而使得改性后的材料应用范围较窄。
[0003]因此，现有技术还有待于进一步发展和改进。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的种种不足，为了解决上述问题，现提出一种金属基复合材料的粉末冶金制备方法。本申请提供如下技术方案：
[0005]一种金属基复合材料的粉末冶金制备方法，包括以下步骤：
[0006]S1.制备氧化石墨烯水溶液；
[0007]S2.将氧化石墨烯水溶液与铜粉一同进行低能量球磨，获得均匀分散的混合粉末；
[0008]S3.将混合粉末进行冷压成多个薄片坯料后，在还原炉内氢气氛围下退火；
[0009]S4.将多个退火还原后的薄片叠放至烧结机进行热压烧结；
[0010]S5.将热压烧结后的压片放入真空炉内，在氩气氛围下致密化烧结。
[0011]进一步的，制备氧化石墨烯水溶液的方法包括：
[0012]S11.低温反应：将石墨粉加入浓硫酸中超声处理，待石墨粉分散均匀后加入NaNO3和KMnO4继续超声分散；
[0013]S12.中温反应：将S11制备的混合液转移至40℃水浴中搅拌，并缓慢滴加去离子水；
[0014]S13.高温反应：将S12制备的混合液转移至90℃水浴中搅拌，加入30v/v％双氧水和10v/v％HCl后，静置分层，取中层胶体沉淀水洗至中性。
[0015]进一步的，所述低能量球磨的转速为80
‑
150r/min，球磨时间3
‑
5h。
[0016]进一步的，所述低能量球磨过程中加入无水乙醇作为分散剂和过程控制剂。
[0017]进一步的，所述铜粉颗粒大小为30
‑
50μm。
[0018]进一步的，冷压后的薄片坯料厚度为1
‑
2mm。
[0019]进一步的，所述退火还原温度为500
‑
800℃，退火还原时间为1
‑
2h。
[0020]进一步的，所述热压烧结的温度为800
‑
900℃，压力500kgf/cm2，热压烧结时间3
‑
5min。
[0021]进一步的，所述致密化烧结温度为1000℃，致密化烧结时间30
‑
50min。
[0022]进一步的，氧化石墨烯添加的质量分数为0.1
‑
0.3wt％。
[0023]有益效果：
[0024]1.通过在还原炉内氢气氛围下退火处理，同步还原氧化石墨烯和铜，降低复合材料内的氧元素含量，从而避免影响复合材料的导电率；
[0025]2.通过将混合粉末冷压成多个薄片坯料，使得混合均匀的石墨烯和铜位置固定住，同时有利于后续还原过程的充分进行；
[0026]3.通过将多个退火还原后的薄片叠放热压成大尺寸烧结块，保证内部产品的均一性；
[0027]4.通过致密化烧结过程对热压后的烧结块进行二次致密化，提升烧结密度，改善成品质量；
[0028]5.通过对粗铜粉进行低温球磨处理，分散混匀的同时，减小铜粉粒径大小，提升复合后的硬度和导电率。
附图说明
[0029]图1是本申请具体实施例中一种金属基复合材料的粉末冶金制备方法流程示意图；
[0030]图2是本申请具体实施例中不同处理温度对材料的影响图；
[0031]图3是本申请具体实施例中不同掺杂量对复合材料的影响图。
具体实施方式
[0032]为了使本领域的人员更好地理解本申请的技术方案，下面结合本申请的附图，对本申请的技术方案进行清楚、完整的描述，基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它类同实施例，都应当属于本申请保护的范围。此外，以下实施例中提到的方向用词，例如“上”“下”“左”“右”等仅是参考附图的方向，因此，使用的方向用词是用来说明而非限制本申请创造。
[0033]如图1所示，一种金属基复合材料的粉末冶金制备方法，包括以下步骤：
[0034]S1.制备氧化石墨烯水溶液；
[0035]S2.将氧化石墨烯水溶液与铜粉一同进行低能量球磨，获得均匀分散的混合粉末；
[0036]S3.将混合粉末进行冷压成多个薄片坯料后，在还原炉内氢气氛围下退火；
[0037]S4.将多个退火还原后的薄片叠放至烧结机进行热压烧结；
[0038]S5.将热压烧结后的压片放入真空炉内，在氩气氛围下致密化烧结。
[0039]进一步的，制备氧化石墨烯水溶液的方法包括：
[0040]S11.低温反应：将石墨粉加入浓硫酸中超声处理，待石墨粉分散均匀后加入NaNO3和KMnO4继续超声分散；
[0041]S12.中温反应：将S11制备的混合液转移至40℃水浴中搅拌，并缓慢滴加去离子水；
[0042]S13.高温反应：将S12制备的混合液转移至90℃水浴中搅拌，加入30v/v％双氧水和10v/v％HCl后，静置分层，取中层胶体沉淀水洗至中性。
[0043]进一步的，所述低能量球磨的转速为80
‑
150r/min，球磨时间3
‑
5h。
[0044]进一步的，所述低能量球磨过程中加入无水乙醇作为分散剂和过程控制剂。
[0045]进一步的，所述铜粉颗粒大小为30
‑
50μm。
[0046]进一步的，冷压后的薄片坯料厚度为1
‑
2mm。
[0047]进一步的，所述退火还原温度为500
‑
800℃，退火还原时间为1
‑
2h。
[0048]进一步的，所述热压烧结的温度为800
‑
900℃，压力500kgf/cm2，热压烧结时间3
‑
5min。
[0049]进一步的，所述致密化烧结温度为1000℃，致密化烧结时间30
‑
50min。
[0050]进一步的，氧化石墨烯添加的质量分数为0.1
‑
0.3wt％。
[0051]实施例1
‑
5研究不同处理温度对材料的影响。
[0052]实施例1
[0053]一种金属基复合材料的粉末冶金制备方法，包括以下步骤：
[0054]S1.制备氧化石墨烯水溶液；
[0055]S11.低温反应：将200mg石墨粉加入9.2mL浓硫酸中超声处理，待石墨粉分散均匀本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金属基复合材料的粉末冶金制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.制备氧化石墨烯水溶液；S2.将氧化石墨烯水溶液与铜粉一同进行低能量球磨，获得均匀分散的混合粉末；S3.将混合粉末进行冷压成多个薄片坯料后，在还原炉内氢气氛围下退火；S4.将多个退火还原后的薄片叠放至烧结机进行热压烧结；S5.将热压烧结后的压片放入真空炉内，在氩气氛围下致密化烧结。2.根据权利要求1所述的一种金属基复合材料的粉末冶金制备方法，其特征在于，制备氧化石墨烯水溶液的方法包括：S11.低温反应：将石墨粉加入浓硫酸中超声处理，待石墨粉分散均匀后加入NaNO3和KMnO4继续超声分散；S12.中温反应：将S11制备的混合液转移至40℃水浴中搅拌，并缓慢滴加去离子水；S13.高温反应：将S12制备的混合液转移至90℃水浴中搅拌，加入30v/v％双氧水和10v/v％HCl后，静置分层，取中层胶体沉淀水洗至中性。3.根据权利要求1所述的一种金属基复合材料的粉末冶金制备方法，其特征在于，所述低能量球磨的转速为80
‑
150r/min，球磨时间3
‑
5h。4.根据权利要求1所述的一种金属基复合材料的粉末冶金制备方法，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：马杰民，陈亮，冯友明，
申请(专利权)人：荣成市宏程新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：