一种采用超声分散制备弥散强化铜的方法技术

本发明专利技术公开了一种采用超声分散制备弥散强化铜的方法，其步骤为：将铜或者铜合金置于坩埚中熔炼，熔炼温度为1100～1150℃；再将粒径为10～30nm的氧化铝（Al2O3）颗粒加入到所述坩埚的熔液中，加入氧化铝的质量为铜和氧化铝质量总和的0.5～2%；然后将超声波探头浸入所述坩埚的熔液中，进行超声波处理，超声波的频率为15～20kHz，处理时间为5～8分钟；最后将所述坩埚的熔液浇注，即得到纳米氧化铝弥散强化铜。与现有技术相比，本发明专利技术的特点是原料易得、操作简单、适于大规模生产。同时制得的弥散强化铜弥散相分布均匀粒度细，性能优异。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及冶金
，尤其涉及采用熔炼一超声分散一饶注的工艺制备出性能优异的弥散强化铜的方法。适用于各类要求高强高导的铜合金的生产。
技术介绍
弥散强化是通过在金属基体中引入稳定、均勻、细小的氧化物质点，钉扎位错、晶界、亚晶界，阻碍位错的移动，从而强化材料的方法。弥散强化铜由于在铜基体中弥散分布着细小均勻的氧化物质点，其强度较高，软化温度高；同时细小弥散分布的氧化物质点又不会对铜合金本身的导电导热性造成不良影响，使得弥散强化铜在提高强度的同时还能保持自身优异的导电导热性。因此，弥散强化铜是综合导电性、导热性、室温和高温强度、硬度和耐磨性、抗熔焊性能最高的铜合金。传统的制备弥散强化铜的方法均为粉末冶金法，先制备弥散强化铜粉，然后进行致密化处理，得到弥散强化铜块体材料。其最关键的技术就是制备弥散强化铜粉，目前有机械合金化法和内氧化法这两种比较成熟的技术制备弥散强化铜粉。机械合金化法是将铜粉和纳米氧化铝粉末一起进行高能球磨，得到弥散强化铜粉。该方法制备的弥散强化铜性能有一定的提高，但是成本较高，机械合金化过程不易控制，弥散程度不够均勻，达不到性能要求。内氧化法是将铜铝合金粉末在队和A的混合气氛中进行选择性氧化，Al被氧化成为Al2O3，之后在氢气中还原，去除多余的0，得到Al2O3弥散强化铜粉末。该方法制备的弥散强化铜弥散相分布较为均勻，但是工艺较复杂，不适于大规模生产弥散强化铜。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有制备弥散强化铜的方法中工艺复杂、成本较高，产品性能不稳定的技术问题，提供一种工艺简单、成本低廉、性能优异和适于大规模生产的氧化铝弥散强化铜的制备方法。为解决所述问题，本专利技术提出的，其步骤包括步骤一，将铜或者铜合金置于坩埚中熔炼，熔炼温度为1100 1150°C ； 步骤二，将粒径为10 30nm的氧化铝(Al2O3)颗粒加入到所述坩埚的熔体中，加入氧化铝的质量为铜和氧化铝质量总和的0. 5 1 ；步骤三，然后将超声波探头浸入所述坩埚的熔液中，进行超声波处理，超声波的频率为 15 20kHz，处理时间为5 8分钟；步骤四，最后将所述坩埚的熔液浇注，即得到纳米氧化铝弥散强化铜。其中，所述超声波探头可以为Ti合金探头，也可以为Nb合金探头。本专利技术在传统的熔炼的基础上，添加超声设备，利用超声分散原理，将加入到铜熔体中的纳米级Al2O3颗粒均勻分散到熔体中，熔体冷却凝固之后即可得到纳米级Al2O3弥散强化铜。利用超声分散，将纳米颗粒均勻分散到熔体中的基本原理是由于纳米颗粒松装， 中间存在气体，可以作为空化核，超声传播过程中，在传播介质中形成负压和正压，空化核在负压时长大，当正压时爆破，由此在纳秒范围内，可在介质中形成“热点”，“热点”的温度可高达5000K，压力可以高达lOOOatm，降温速率可达101(lK/s。空化效应可有效的清洁纳米颗粒表面，增强与基体熔液的润湿性，撕裂纳米颗粒团聚，同时，超声声流效应，在介质中形成声压梯度，使颗粒分散，达到纳米粒子均勻分布的效果。 与现有技术相比，本专利技术的特点是原料易得、操作简单、适于大规模生产。同时制得的弥散强化铜弥散相分布均勻粒度细，性能优异。本专利技术比粉末冶金法更加适宜于大规模生产，并且工艺简单，其成本更加低廉。具体实施例方式实施例1 制作0. 5% Al2O3弥散强化铜将一定质量的铜或者铜合金在坩埚中熔炼，熔炼温度为1100°C ；之后加入适量的粒径为10 30nm的氧化铝(Al2O3)颗粒到熔体中，并确保加入氧化铝的质量为熔炼铜材和氧化铝质量总和的0. 5% ；然后将超声波Ti合金探头浸入上述的铜材熔液中，进行超声波处理， 超声波的频率为15kHz，超声时间为5分钟，之后将所述熔液浇注，即可得到纳米Al2O3弥散强化铜。实施例2 制作1. 25%A1203弥散强化铜将一定质量的铜或者铜合金在坩埚中熔炼，熔炼温度为1125°C ；之后加入适量的粒径为10 30nm的氧化铝(Al2O3)颗粒到熔液中，并确保加入氧化铝的质量为熔炼铜材和氧化铝质量总和的1. 25% ；然后将超声波Ti合金探头浸入上述的铜材熔液中，进行超声波处理， 超声波的频率为17. 5kHz，超声时间为6. 5分钟，之后将所述熔液浇注，即可得到纳米Al2O3 弥散强化铜。实施例3 制作2%A1203弥散强化铜将一定质量的铜或者铜合金在坩埚中熔炼，熔炼温度为1150°C ；之后加入适量的粒径为10 30nm的氧化铝(Al2O3)颗粒到熔体中，并确保加入氧化铝的质量为熔炼铜材和氧化铝质量总和的2、；然后将超声波Nb合金探头浸入上述的铜材熔液中，进行超声波处理，超声波的频率为20kHz，超声时间为8分钟，之后将所述熔液浇注，即可得到纳米Al2O3弥散强化铜。以上所述仅为本专利技术的较佳实施例而已，并不用以限制本专利技术，凡在本专利技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。权利要求1.，其步骤包括步骤一，将铜或者铜合金置于坩埚中熔炼，熔炼温度为1100 1150°C ； 步骤二，将粒径为10 30nm的氧化铝(Al2O3)颗粒加入到所述坩埚的熔体中，加入氧化铝的质量为铜和氧化铝质量总和的0. 5 1 ；步骤三，然后将超声波探头浸入所述坩埚的熔液中，进行超声波处理，超声波的频率为 15 20kHz，处理时间为5 8分钟；步骤四，最后将所述坩埚的熔液浇注，即得到纳米氧化铝弥散强化铜。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述超声波探头为Ti合金探头或者Nb合金探头。全文摘要本专利技术公开了，其步骤为将铜或者铜合金置于坩埚中熔炼，熔炼温度为1100～1150℃；再将粒径为10～30nm的氧化铝(Al2O3)颗粒加入到所述坩埚的熔液中，加入氧化铝的质量为铜和氧化铝质量总和的0.5～2%；然后将超声波探头浸入所述坩埚的熔液中，进行超声波处理，超声波的频率为15～20kHz，处理时间为5～8分钟；最后将所述坩埚的熔液浇注，即得到纳米氧化铝弥散强化铜。与现有技术相比，本专利技术的特点是原料易得、操作简单、适于大规模生产。同时制得的弥散强化铜弥散相分布均匀粒度细，性能优异。文档编号C22C9/01GK102560163SQ20121000882公开日2012年7月11日 申请日期2012年1月12日 优先权日2012年1月12日专利技术者曹慧钦, 王刚 申请人:广东新劲刚超硬材料有限公司本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王刚，曹慧钦，
申请(专利权)人：广东新劲刚超硬材料有限公司，
类型：发明
国别省市：