一种改性铜基高强度复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种改性铜基高强度复合材料，由下列重量份的原料制成：铜合金15‑25份、铜粉15‑20份、铋粉2‑5份、碳化硅5‑9份、碳化镁3‑6份、氧化铝3‑6份、硼酸铝2‑5份、聚酯纤维8‑12份、玻璃纤维5‑9份、甲基纤维素6‑9份、氧化锆1‑4份、钒2‑6份、三聚磷酸钠1‑3份、氮化硼5‑8份、乙烯基三乙氧基硅烷4‑7份、抗氧化剂3‑6份、热稳定剂5‑10份。制备而成的改性铜基高强度复合材料，其高强度、低膨胀系数、整体性能稳定。同时，还公开了相应的制备方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及金属材料
，特别涉及一种改性铜基高强度复合材料及其制备方法。
技术介绍
铜基铜合金机械性能良好，且工艺性能优良，易于铸造，塑性加工，同时有着良好的耐蚀性、导电导热性能，所以被广泛应用于电子电气、机械制造等工业领域。但是铜在行业内的应用也是有着很多制约因素的，比如铜在室温强度、高压强度、高温性能以及磨损性能等方面也有诸多的不足。然而随着时代及技术的发展，对铜基铜合金材料提出了更多更高的要求，即在铜的良好导电、导热等物理性能的基础上，要求铜具有高强度、高温力学性能，并且要求铜材料具有较低的热膨胀系数和良好的摩擦磨损耐受性。近几十年来，材料学的突飞猛进也带动铜材料的进步。在铜材料的基础上引入了纤维、晶须、陶瓷颗粒等高强度的强化相来增强铜基体的物理性质，使其性能大幅度的提高，满足各种行业对于铜材料的特殊要求。所以，本研究主要基于铜基体材料的研究，旨在研制出一款改良的铜基高强度复合材料，来应对行业的要求和需求。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供一种改性铜基高强度复合材料及其制备方法，通过采用特定原料进行组合，配合相应的生产工艺，得到了改性铜基高强度复合材料，其高强度、低膨胀系数、整体性能稳定，能够满足行业的要求，具有较好的应用前景。本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：改性铜基高强度复合材料，由下列重量份的原料制成：铜合金15-25份、铜粉15-20份、铋粉2-5份、碳化硅5-9份、碳化镁3-6份、氧化铝3-6份、硼酸铝2-5份、聚酯纤维8-12份、玻璃纤维5-9份、甲基纤维素6-9份、氧化锆1-4份、钒2-6份、三聚磷酸钠1-3份、氮化硼5-8份、乙烯基三乙氧基硅烷4-7份、抗氧化剂3-6份、热稳定剂5-10份。优选地，所述的抗氧化剂选自特丁基对苯二酚、二丁基羟基甲苯、丁基羟基茴香醚、邻苯二甲酸二丙烯酯中的一种或几种。优选地，所述热稳定剂选自己二酸二酰肼、丙二醇甲醚醋酸酯、双巯基乙酸异辛酯二正辛基锡、双丙烯酸丁二酯中的一种或几种。所述的改性铜基高强度复合材料的制备方法，包括以下步骤：（1）按照重量份称取各原料；（2）将铜合金、铜粉、铋粉、碳化硅、碳化镁、氧化铝、硼酸铝、氧化锆、钒、抗氧化剂倒入研钵中研磨混合均匀，再将该混合粉末加到球磨机中，加入适量的酒精进行湿法球磨，球磨速度为40转/秒，球磨2-5h后将混合粉体放入真空干燥箱中于75℃条件下烘干，得到粉末状混合物；（3）将聚酯纤维、玻璃纤维、甲基纤维素、三聚磷酸钠、氮化硼、乙烯基三乙氧基硅烷、热稳定剂加入超声震荡器中，在60kHz、250W的条件下分散均匀，得到混合料浆；（4）将步骤（2）得到的粉末状混合物加到步骤（3）得到的混合料浆中，搅拌均匀后加入喷雾干燥塔，进口温度为820-960℃，出口温度为180-220℃，得到颗粒状物料，然后过70目筛；（5）将过筛后的物料放入模具中，由液压机以220-250Mpa 的压力压制成型，获得生坯，将得到的生坯放入-50℃的低温箱中冷却10-16分钟；（6）将低温冷却后的生坯浸渍于铬酸钾溶液中，维持5min后取出生坯，将生坯在干燥箱中于30-50℃中干燥60-80min ，然后在氮气氛围中，于1350-1500℃烧结90-120min，随后冷却至室温，得到成品。本专利技术与现有技术相比，其有益效果为：（1）本专利技术的改性铜基高强度复合材料以铜合金、铜粉、铋粉、聚酯纤维、玻璃纤维、甲基纤维素为主要成分，通过加入碳化硅、碳化镁、氧化铝、硼酸铝、氧化锆、钒、三聚磷酸钠、氮化硼、乙烯基三乙氧基硅烷、抗氧化剂、热稳定剂，辅以高温煅烧、搅拌球磨、超声分散、干燥过筛、压模冷却、烧结、加工成型等工艺，使得制备而成的改性铜基高强度复合材料，其高强度、低膨胀系数、整体性能稳定，能够满足行业的要求，具有较好的应用前景。（2）本专利技术的改性铜基高强度复合材料原料廉价、工艺简单，适于大规模工业化运用，实用性强。具体实施方式下面结合具体实施例对专利技术的技术方案进行详细说明。实施例1（1）称取铜合金15份、铜粉15份、铋粉2份、碳化硅5份、碳化镁3份、氧化铝3份、硼酸铝2份、聚酯纤维8份、玻璃纤维5份、甲基纤维素6份、氧化锆1份、钒2份、三聚磷酸钠1份、氮化硼5份、乙烯基三乙氧基硅烷4份、特丁基对苯二酚3份、己二酸二酰肼5份；（2）将铜合金、铜粉、铋粉、碳化硅、碳化镁、氧化铝、硼酸铝、氧化锆、钒、特丁基对苯二酚倒入研钵中研磨混合均匀，再将该混合粉末加到球磨机中，加入适量的酒精进行湿法球磨，球磨速度为40转/秒，球磨2h后将混合粉体放入真空干燥箱中于75℃条件下烘干，得到粉末状混合物；（3）将聚酯纤维、玻璃纤维、甲基纤维素、三聚磷酸钠、氮化硼、乙烯基三乙氧基硅烷、己二酸二酰肼加入超声震荡器中，在60kHz、250W的条件下分散均匀，得到混合料浆；（4）将步骤（2）得到的粉末状混合物加到步骤（3）得到的混合料浆中，搅拌均匀后加入喷雾干燥塔，进口温度为820℃，出口温度为180℃，得到颗粒状物料，然后过70目筛；（5）将过筛后的物料放入模具中，由液压机以220Mpa 的压力压制成型，获得生坯，将得到的生坯放入-50℃的低温箱中冷却10分钟；（6）将低温冷却后的生坯浸渍于铬酸钾溶液中，维持5min后取出生坯，将生坯在干燥箱中于30℃中干燥60min ，然后在氮气氛围中，于1350℃烧结90min，随后冷却至室温，得到成品。制得的改性铜基高强度复合材料的性能测试结果如表1所示。实施例2（1）称取铜合金18份、铜粉17份、铋粉3份、碳化硅6份、碳化镁4份、氧化铝4份、硼酸铝3份、聚酯纤维9份、玻璃纤维6份、甲基纤维素7份、氧化锆2份、钒3份、三聚磷酸钠2份、氮化硼6份、乙烯基三乙氧基硅烷5份、二丁基羟基甲苯4份、丙二醇甲醚醋酸酯7份；（2）将铜合金、铜粉、铋粉、碳化硅、碳化镁、氧化铝、硼酸铝、氧化锆、钒、二丁基羟基甲苯倒入研钵中研磨混合均匀，再将该混合粉末加到球磨机中，加入适量的酒精进行湿法球磨，球磨速度为40转/秒，球磨3h后将混合粉体放入真空干燥箱中于75℃条件下烘干，得到粉末状混合物；（3）将聚酯纤维、玻璃纤维、甲基纤维素、三聚磷酸钠、氮化硼、乙烯基三乙氧基硅烷、丙二醇甲醚醋酸酯加入超声震荡器中，在60kHz、250W的条件下分散均匀，得到混合料浆；（4）将步骤（2）得到的粉末状混合物加到步骤（3）得到的混合料浆中，搅拌均匀后加入喷雾干燥塔，进口温度为880℃，出口温度为190℃，得到颗粒状物料，然后过70目筛；（5）将过筛后的物料放入模具中，由液压机以230Mpa 的压力压制成型，获得生坯，将得到的生坯放入-50℃的低温箱中冷却12分钟；（6）将低温冷却后的生坯浸渍于铬酸钾溶液中，维持5min后取出生坯，将生坯在干燥箱中于35℃中干燥65min ，然后在氮气氛围中，于1400℃烧结100min，随后冷却至室温，得到成品。制得的改性铜基高强度复合材料的性能测试结果如表1所示。实施例3（1）称取铜合金22份、铜粉19份、铋粉4份、碳化硅8份、碳化镁5份、氧化铝5份、硼酸铝4份、聚酯纤维10份、玻璃纤维8份、甲基纤维素8份、氧化锆3份、钒5份、三聚磷酸钠2份、氮化硼7份、乙烯基三乙氧基硅烷6份、丁基羟基茴香醚6份、双巯基乙本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改性铜基高强度复合材料，其特征在于：由下列重量份的原料制成：铜合金15‑25份、铜粉15‑20份、铋粉2‑5份、碳化硅5‑9份、碳化镁3‑6份、氧化铝3‑6份、硼酸铝2‑5份、聚酯纤维8‑12份、玻璃纤维5‑9份、甲基纤维素6‑9份、氧化锆1‑4份、钒2‑6份、三聚磷酸钠1‑3份、氮化硼5‑8份、乙烯基三乙氧基硅烷4‑7份、抗氧化剂3‑6份、热稳定剂5‑10份。

【技术特征摘要】
1.一种改性铜基高强度复合材料，其特征在于：由下列重量份的原料制成：铜合金15-25份、铜粉15-20份、铋粉2-5份、碳化硅5-9份、碳化镁3-6份、氧化铝3-6份、硼酸铝2-5份、聚酯纤维8-12份、玻璃纤维5-9份、甲基纤维素6-9份、氧化锆1-4份、钒2-6份、三聚磷酸钠1-3份、氮化硼5-8份、乙烯基三乙氧基硅烷4-7份、抗氧化剂3-6份、热稳定剂5-10份。2.根据权利要求1所述的改性铜基高强度复合材料，其特征在于：所述的抗氧化剂选自特丁基对苯二酚、二丁基羟基甲苯、丁基羟基茴香醚、邻苯二甲酸二丙烯酯中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的改性铜基高强度复合材料，其特征在于：所述热稳定剂选自己二酸二酰肼、丙二醇甲醚醋酸酯、双巯基乙酸异辛酯二正辛基锡、双丙烯酸丁二酯中的一种或几种。4.根据权利要求1-3任一所述的改性铜基高强度复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）按照重量份称取各原料；（2）将铜合金、铜粉、铋粉、碳化硅、碳化镁、氧化铝、硼酸铝、氧化锆、钒、抗...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄润翔，
申请(专利权)人：苏州洪河金属制品有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32