本发明专利技术涉及一种高均匀性纳米弥散强化铜及其制备方法，该制备方法包括筛选较铜活泼性强的金属作为弥散强化相，将该金属盐通过液相还原工艺制备得到纳米金属粒子原液；向其中加入铜盐溶液，通过置换还原反应，将铜均匀包覆在纳米金属粒子表面，然后依次经洗涤至中性和干燥处理，得到铜包覆纳米粒子复合粉末；再配合适量纯铜粉，经过压制、还原烧结处理后，得到高均匀性纳米弥散强化铜复合材料。本发明专利技术的制备方法避免了在粉末冶金压制时外加弥散强化相颗粒，进而克服了弥散强化相分布不均、易团聚的缺陷，且弥散强化相间距可控，具有高度分散性。制备得到的弥散强化铜的力学和电学综合性能优良，且工艺流程简单可控、成本低，易于规模化生产。模化生产。
【技术实现步骤摘要】
一种高均匀性纳米弥散强化铜及其制备方法
[0001]本专利技术涉及金属基复合材料
，具体涉及一种高均匀性纳米弥散强化铜及其制备方法。
技术介绍
[0002]铜及铜合金是支撑国计民生、国防军工等发展的关键基础材料。作为一种典型的结构功能一体化材料，铜合金需要兼具高强度、高塑性和高导电性的综合服役性能。弥散强化铜是利用铜基体内均匀分布的第二相纳米粒子，通过钉扎位错和绕过机制阻碍位错运动和晶界的合并，是一类具有优异综合性能的高强高导铜基材料，被广泛应用于电工、轨道交通、电子通讯等领域。
[0003]弥散强化铜合金的制备方法包括内氧化法、粉末冶金法、机械合金化、喷射沉积法和化学沉淀法等，其中内氧化法和粉末冶金法工艺较为成熟，应用最为广泛。但是，内氧化法存在工艺复杂、生产周期长、成本高等问题，且产品质量无法精确控制。粉末冶金法是一种低成本的高性能金属复合材料制备方法，但是由于弥散强化颗粒与铜基体一般在尺度、形貌、物性等方面存在较大差异，难以使弥散强化相粒子均匀分散，易造成偏聚，导致弥散强化相/铜基体界面结合差，性能提升受到制约。
[0004]原位生成弥散强化相或将强化相颗粒与铜制备成复合粉末是解决分散性的可行方案。专利文献CN114921673A公开了一种纳米氧化物颗粒弥散强化铜的制备方法，采用感应熔炼与熔体雾化技术制备与基体合金熔体润湿性好、比重接近的Zr
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4Cu
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2O氧化物粉体，之后与基体铜金属一起作为原料进行熔铸制备公斤级ODS
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Cu材料。专利文献CN103981381A公开了一种溶胶法制备纳米氧化铝弥散强化铜基复合材料的方法，以铜、铝的可溶性盐类或者加配碳纳米管为原料制备得到纳米氧化铝/碳纳米管和铜的复合粉末，将复合粉末等静压成型后在氢气气氛烧结后得到纳米氧化铝在0.1～3wt.％的弥散强化铜基复合材料。
[0005]目前所公开的方法多采用物理法，无法有效规避弥散强化相和铜基体之间的物性差异造成的偏聚，并且未从粉末原料方面进行有效的改进，使得生产工艺流程长、周期长、成本高等一系列问题难以彻底解决，限制了弥散强化铜合金的进一步发展和应用。
技术实现思路
[0006]本专利技术的目的在于提供一种高均匀性纳米弥散强化铜及其制备方法，该弥散强化铜基于铜包覆纳米金属颗粒复合粉末，由本专利技术提供的方法制备得到的弥散强化铜致密度高，弥散强化相具有高度均匀分散性，弥散强化相之间间距可控，与铜基体之间有着较强的界面结合强度，物相单一且无其他杂质污染。此方法从原料上规避了由工艺带来的性能不足问题，所制备弥散强化铜的力学和电学综合性能优于传统方法，且工艺简单。
[0007]为此，本专利技术提供了一种纳米弥散强化铜复合材料的制备方法，其包括以下步骤：
[0008]S1、向金属盐溶液中加入还原剂、表面活性剂，反应得到纳米金属粉粒子原液；
[0009]S2、将所述纳米金属粉粒子原液与铜盐溶液混合，通过置换还原反应，得到铜包覆
纳米粒子复合粉末原液；
[0010]S3、对所述铜包覆纳米粒子复合粉末原液依次进行洗涤至中性、干燥处理，得到铜包覆纳米粒子复合粉末；
[0011]S4、将所述铜包覆纳米粒子复合粉末与纯铜粉混合，依次经过压制、还原烧结处理制备得到纳米弥散强化铜复合材料。
[0012]进一步，步骤S1中，所述金属盐的金属元素的活泼性高于铜元素。
[0013]进一步，所述金属盐包括选自下组的一种或两种以上的组合：钼(Mo)、铁(Fe)、铬(Cr)、锰(Mn)的氯盐、硫酸盐、硝酸盐或其他水溶性盐。
[0014]进一步，步骤S1中，所述金属盐溶液中，所述金属盐的浓度为0.1～5mol/L；例如0.1mol/L、0.2mol/L、0.45mol/L、0.5mol/L、0.6mol/L、1mol/L、2mol/L、3mol/L、4mol/L、5mol/L等。
[0015]进一步，步骤S1中，所述金属盐溶液通过将所述金属盐溶解于去离子水中制备得到。
[0016]进一步，步骤S1中，所述还原剂包括选自下组的一种或两种以上的组合：KBH4、NaBH4、N2H4·
H2O、C6H8O6。
[0017]进一步，步骤S1中，所述还原剂的浓度相对于所述金属盐过量。在一些实施方式中，步骤S1中加入所述还原剂后使其浓度为0.5～20mol/L；例如0.5mol/L、1mol/L、5mol/L、10mol/L、15mol/L、20mol/L等。
[0018]进一步，步骤S1中，所述表面活性剂包括选自下组的一种或两种以上的组合：聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、苯骈三氮唑(BTA)、辛基酚聚氧乙烯醚OP
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10、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、乙二胺四乙酸二钠(EDTA
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2Na)、十二烷基硫酸钠(SDS)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、柠檬酸钠。
[0019]进一步，步骤S1中加入所述表面活性剂后使其浓度为0.05～10mol/L；例如0.05mol/L、0.1mol/L、0.2mol/L、0.3mol/L、0.45mol/L、0.5mol/L、1mol/L、5mol/L、10mol/L等。
[0020]进一步，步骤S1中，所述反应在搅拌条件下进行，所述搅拌的转速为600～2000rpm；例如600rpm、1000rpm、13000rpm、1600rpm、2000rpm等。
[0021]进一步，步骤S1中，所述反应在pH值为5～15的条件下进行，例如pH值为5、6、7、8、9、10、11、12、13、14或15；在一些实施方式中，采用HCl、NaOH、NH3·
H2O等调节pH值。
[0022]进一步，步骤S1中，所述反应的温度为20～100℃；例如可为20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃等。
[0023]进一步，步骤S1中，所述纳米金属粉粒子的粒度中位径为50～900nm；例如为50nm、100nm、150nm、200nm、300nm、400nm、500nm、600nm、700nm、800nm、900nm等。
[0024]进一步，步骤S2中，所述铜盐包括选自下组的一种或两种以上的组合：CuSO4·
5H2O、CuCl2·
2H2O、Cu(NO3)2。
[0025]进一步，步骤S2中，所述铜盐溶液中，铜盐的浓度为0.5～20mol/L；例如0.5mol/L、1mol/L、2mol/L、4mol/L、5mol/L、10mol/L、15mol/L、20mol/L等。
[0026]进一步，步骤S2中，所述铜盐溶液通过将所述铜盐溶解于去离子水中制备得到。
[0027]进一步，步骤S2中，所述铜盐相对于所述纳米金属粉粒子过量。在一些实施方式
中，所述纳米金属粉粒子原液与铜盐溶液的体积比为5～8:1。
[0028]进一步，步骤本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种纳米弥散强化铜复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、向金属盐溶液中加入还原剂、表面活性剂，反应得到纳米金属粉粒子原液；S2、将所述纳米金属粉粒子原液与铜盐溶液混合，通过置换还原反应，得到铜包覆纳米粒子复合粉末原液；S3、对所述铜包覆纳米粒子复合粉末原液依次进行洗涤至中性、干燥处理，得到铜包覆纳米粒子复合粉末；S4、将所述铜包覆纳米粒子复合粉末与纯铜粉混合，依次经过压制、还原烧结处理制备得到纳米弥散强化铜复合材料。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述金属盐的金属元素的活泼性高于铜元素；优选地，所述金属盐包括选自下组的一种或两种以上的组合：钼、铁、铬、锰的氯盐、硫酸盐、硝酸盐或其他水溶性盐；优选地，所述金属盐溶液中，所述金属盐的浓度为0.1～5mol/L。3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述还原剂包括选自下组的一种或两种以上的组合：KBH4、NaBH4、N2H4·
H2O、C6H8O6；优选地，所述还原剂的浓度相对于所述金属盐过量。4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述表面活性剂包括选自下组的一种或两种以上的组合：聚乙烯吡咯烷酮、苯骈三氮唑、辛基酚聚氧乙烯醚OP
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10、十六烷基三甲基溴化铵、乙二胺四乙酸二钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、柠檬酸钠；优选地，所述步骤S1中加入表面活性剂后使其浓度为0.05～10mol/L。5.如权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：贺会军，柯鑫，王建伟，汪礼敏，张敬国，潘旭，
申请(专利权)人：北京有研粉末新材料研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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