【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及金属基复合材料制备，具体是涉及一种沉淀法制备氧化物弥散强化铜基复合材料的方法，制备的铜基复合材料可以应用于高强高导部件、集成电路引线框架以及核聚变堆偏滤器等领域。
技术介绍
1、氧化物弥散强化铜(ods-cu)基复合材料，其特点在于采用氧化物颗粒作为弥散相，并利用弥散强化机制来增强铜基体的性能。氧化物陶瓷颗粒以其高硬度和高化学稳定性等特性而著称，能有效提升材料的力学性能、高温力学性能以及耐磨耐蚀性能。此外，氧化物颗粒具备高熔点和卓越的热稳定性，且不易发生扩散和团聚，从而有效提高了材料的抗高温软化性能。弥散相颗粒的来源与制备工艺对其在铜基体中的尺寸与分布有显著的影响，因此通过改善弥散相添加手段以及优化制备工艺以获得性能优异的氧化物弥散强化铜。
2、机械合金化法是一种常用的制备氧化物弥散强化铜材料的方法。该方法通过高能球磨等机械作用将氧化物粉末和铜粉末混合，实现颗粒的弥散分布，然后通过热处理将混合粉末转化为材料。这种方法简单且成本较低，适用于小批量制备。然而，高能球磨处理可能引起不可逆的微观结构改变，并且可能导致弥散相团聚和颗粒粗化，降低铜合金的性能。因此，如何实现均匀分散和控制弥散相尺寸对铜合金非常重要。
3、在材料合成中，湿化学合成法可以用于制备纳米材料、氧化物材料和金属有机框架材料等。湿化学合成法具有反应条件温和、产物纯度高、结晶度好等优点，在材料合成中得到了广泛应用，其中的沉淀法，是在金属盐溶液中加入适当的沉淀剂,得到前驱体沉淀,再经过滤、洗涤、干燥、缎烧等工艺得到纳米粉体，具有原料成本
4、因此基于沉淀法的潜在优势，采用在铜盐与弥散相金属盐的溶液中添加适量的沉淀剂，得到cu(oh)2沉淀和弥散相的氢氧化物沉淀相，将混合沉淀相取出在空气中煅烧得到氧化铜与弥散相氧化物，再经氢气还原即可得到纯净的氧化物弥散强化铜材料前驱体粉末，通过放电等离子烧结致密化制备出氧化物弥散强化铜基复合材料，通过此方法制备出的复合材料弥散相分布均匀，可显著提升铜基复合材料的强度。
技术实现思路
1、本专利技术提出了一种沉淀法制备氧化物弥散强化铜基复合材料的方法，主要解决的是氧化物颗粒分散不均匀的问题，利用湿化学法制备前驱体粉末，弥散相在分子尺度上均匀分布，经过高温煅烧与还原过程，原位反应生成弥散相，通过促进弥散相分散均匀性，以期达到强化铜基体的目的。
2、为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案为：
3、一种沉淀法制备氧化物弥散强化铜基复合材料的方法，步骤如下：
4、步骤1、混合沉淀的制备
5、在烧杯中加入铜盐粉末、弥散相金属盐粉末，加入去离子水，搅拌至完全溶解，置于超声波清洗仪中超声分散，然后加入沉淀剂氨水溶液，反应形成沉淀；
6、步骤2、混合沉淀物的煅烧分解
7、将步骤1得到的混合沉淀物溶液，静置一段时间后倒去上层清液，将剩余的沉淀水合物进行干燥，再置于管式炉中空烧分解得到cuo与金属氧化物混合粉末；
8、步骤3、混合粉末的还原
9、将步骤2煅烧分解后的cuo与金属氧化物混合粉末，置于氢气氛围的管式炉中进行煅烧还原，得到氧化物弥散强化铜材料前驱体粉末；
10、步骤4、氧化物弥散强化铜基复合材料的烧结致密化
11、将步骤3制备的氧化物弥散强化铜材料前驱体粉末进行放电等离子体烧结致密化，得到氧化物弥散强化铜基复合材料。
12、作为本专利技术的优选技术方案，制备方法中：
13、步骤1中所采用的铜盐为cuso4·5h2o、cu(no3)2·3h2o，弥散相金属盐为y2(so4)3·8h2o、y(no3)3·6h2o、al2(so4)3·18h2o或al(no3)3·9h2o，铜盐和弥散相金属盐的质量比为110-120:1-3。
14、步骤1中所采用的氨水溶液与铜盐的摩尔比为1-3:1，加入氨水溶液后，继续超声分散5min形成混合沉淀。步骤2中煅烧温度为300℃。
15、步骤3中将煅烧分解后的cuo与金属氧化物混合粉末，置于氢气氛围的管式炉中进行还原，还原气氛为氢气，先在室温下通气20min，排除管内空气，后升温至300℃保温2h，升温速率为5℃/min，得到纯净的氧化物弥散强化铜材料前驱体粉末。
16、步骤4中将还原制备的氧化物弥散强化铜材料前驱体粉末装入烧结模具中，用碳纸隔绝模具壁与混合粉，置于放电等离子体烧结炉中，对烧结炉抽真空处理；设置初始压强为10mpa，开始烧结，从室温升温至600℃并保温5min；然后升温至900℃并保温5min，在升温的过程中手动加压至烧结压强为50mpa，升温速率均为100℃/min；保温结束后随炉冷却，取出产物，用砂轮机打磨表面的碳纸，得到氧化物弥散强化铜基复合材料。
17、本专利技术所提出的一种沉淀法制备氧化物弥散强化铜基复合材料的方法，铜盐粉末、弥散相金属盐粉末先在去离子水中溶解，超声分散，再加入沉淀剂形成混合沉淀，对沉淀进行高温煅烧分解，后进行还原，获得氧化物弥散强化铜基复合材料前驱体粉末，再进行放电等离子烧结致密化，得到高致密度高氧化物分散的氧化物弥散强化铜基复合材料，制备过程中发生的化学反应如下：
18、沉淀生成，以cuso4·5h2o、y2(so4)3·8h2o为例：
19、cuso4+2nh3·h2o＝cu(oh)2↓+(nh4)2so4
20、y2(so4)3+6nh3·h2o＝2y(oh)3↓+3(nh4)2so4
21、煅烧分解过程：
22、
23、
24、
25、氢气还原过程：
26、
27、本专利技术所制备的铜基复合材料中的弥散相前驱体具备以下显著特性：
28、1、采用铜盐与弥散相金属盐作为原料，这些原料易于获得并且价格相对便宜。通过湿化学法制备，能够在分子水平上混合这些原料，有助于提高弥散相在材料中的均匀分布。
29、2、使用氨水作为沉淀剂，它在高温条件下容易分解，不会引入杂质。因此，制备的材料具有较高的纯度，有利于提高材料的性能和可靠性。
30、3、采用铜盐粉末、弥散相金属盐粉末以及氨水作为原材料，借助湿化学合成法中的沉淀法，结合高温煅烧分解、氢气还原以及放电等离子体烧结技术，成功地制备出具有均匀弥散相分布和高度致密化的金属氧化物弥散强化铜基复合材料。
31、与现有技术相比，本专利技术的有益效果表现在：
32、1、弥散相前驱体的选择：采用铜盐与弥散相金属盐作为原料，这些原料易于获取且价格较为经济实惠。通过湿化学法制备，能够实现分子级别的混合，显著提高了弥散相在材料中的分散性。相比于传统方法，这种前驱体选择方法使得材料制备更加经济和高效。
33、2、沉淀剂的选择：本专利技术中使用氨水作为沉淀剂，其在高温条件下容易分解，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种沉淀法制备氧化物弥散强化铜基复合材料的方法，其特征在于，步骤如下：
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1中所采用的铜盐为CuSO4·5H2O、Cu(NO3)2·3H2O，弥散相金属盐为Y2(SO4)3·8H2O、Y(NO3)3·6H2O、Al2(SO4)3·18H2O或Al(NO3)3·9H2O，铜盐和弥散相金属盐的质量比为110-120:1-3。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1中所采用的氨水溶液与铜盐的摩尔比为1-3:1，加入氨水溶液后，继续超声分散5min形成混合沉淀。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2中煅烧温度为300℃。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3中将煅烧分解后的CuO与金属氧化物混合粉末，置于氢气氛围的管式炉中进行还原，还原气氛为氢气，先在室温下通气20min，排除管内空气，后升温至300℃保温2h，升温速率为5℃/min，得到纯净的氧化物弥散强化铜材料前驱体粉末。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤4中将还原制备的氧化物弥散强化铜材
...【技术特征摘要】
1.一种沉淀法制备氧化物弥散强化铜基复合材料的方法，其特征在于，步骤如下：
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1中所采用的铜盐为cuso4·5h2o、cu(no3)2·3h2o，弥散相金属盐为y2(so4)3·8h2o、y(no3)3·6h2o、al2(so4)3·18h2o或al(no3)3·9h2o，铜盐和弥散相金属盐的质量比为110-120:1-3。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1中所采用的氨水溶液与铜盐的摩尔比为1-3:1，加入氨水溶液后，继续超声分散5min形成混合沉淀。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2中煅烧温度为300℃。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3中将...
【专利技术属性】
技术研发人员：马冰，黄昌文，盛学洋，嵇尚明，黎昺哲，陈天武，
申请(专利权)人：安徽安簧机械股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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