一种富硼微纳米球增强铜基复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术属金属材料领域，特别涉及一种富硼微纳米球增强铜基复合材料的制备方法。该制备方法将硼酐(B2O3，≥98.0％)作为硼源，首先在惰性气体的保护下，将工业纯铜放到高频感应炉中加热到1500℃左右，然后将预热的工业纯铝加入，并用石墨棒缓慢搅拌，随后再将预热的硼酐加入；反应完成10分钟后，将Cu‑B合金浇注到U型模具中；再将上述制备的Cu‑B合金进行高温重熔，利用单辊激冷装置在转速2000转/分的情况下，甩成条带状材料；本发明专利技术具有工艺操作简单，低成本，生产效率高的特点；原位生成法所制备的富硼微纳米球增强铜基复合材料，硼纳米球在基体中弥散分布，与基体结合良好。因此，具有高耐蚀性和优良的综合力学性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属金属材料领域，特别涉及一种富硼微纳米球增强铜基复合材料及其制备方法。
技术介绍
铜合金具有优良的导热性、延展性和耐蚀性，且产生的铜离子能够杀死微生物，防止海洋生物堵塞铜合金管，因此是舰艇、核电站、海水淡化工程等众多与海洋相关的领域应用于冷凝管等换热产品的最佳材料。微量硼加入到铜合金中，细化晶粒，使界面面积增大，形成大阳极小阴极，减小腐蚀速率。同时，填充到晶界和铜离子空位处，增加膜的离子阻力，进一步提高铜合金的耐蚀性能。但目前在海水环境中被大量使用的铜合金主要有：铝黄铜、铝青铜、锡黄铜、钛青铜和各种白铜等，对于硼增强的耐蚀性铜合金未有报道。然而，青铜中因含有价格昂贵的锡，而使生产成本增加；白铜硬度高，加工成器件的难度大，导致生产成本较高；而铝黄铜脱锌腐蚀严重。专利号为201410310116.5的中国专利，公开了一种青铜防腐剂，但其操作流程复杂，原料中含有大量添加剂，对环境造成破坏；专利号为201010279834.2的中国专利，公开了一种白铜B30防腐蚀方法，但其通过二次处理产生防腐蚀效果，增加生产流程，降低生产效率。因此，找到一种工艺简单易行、成本低廉且耐腐蚀性能优异的铜基复合材料及其制备方法具有重要的实际意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种低成本、工艺操作简单，高耐蚀的富硼微纳米球增强铜基复合材料及其制备方法。本专利技术是通过以下方式实现的：一种富硼微纳米球增强铜基复合材料，其特征是它由铜和硼组成，各组分的质量百分比为：铜93.5-99.5，硼0.5-6.5。一种富硼微纳米球增强铜基复合材料的制备方法，其特征是包括以下步骤：(1)首先按质量百分比称取制备富硼微纳米球增强铜基复合材料所需要的原料：工业纯铜71.5-99％，硼酐(B2O3,≥98.0％)1-18.0％，工业纯铝1-12.5％；(2)在惰性气体保护下，将步骤(1)称量好的工业纯铜放置到高频感应炉中加热至1500℃左右，然后将工业纯铝预热后，加入到熔化的工业纯铜中，并用石墨棒缓慢搅拌均匀，随后将硼酐预热后加入熔体，反应完成后，将熔融金属浇注到提前预热的模具中冷却，得到Cu-B合金；(3)将Cu-B合金在玻璃管中高温重熔，用单辊激冷装置快速冷却Cu-B合金，甩成条带状物质。上述一种富硼微纳米球增强铜基复合材料的制备方法，其特征是：步骤(1)中的工业纯铜为一号工业纯铜；硼酐需要用铝箔包裹后加入，且硼酐中的B2O3质量百分比≥98％；步骤(3)中的单辊激冷装置的转速为2000转/分，温度不低于1500℃。用该方法制备的富硼微纳米球增强铜基复合材料的组成为：成分含量(wt％)铜(Cu)93.5-99.5硼(B)0.5-6.5本专利技术以硼酐为硼源制备富硼微纳米球增强铜基复合材料，在熔体中原位生成的富硼微纳米球细小稳定且弥散分布；该制备工艺简单、效率高、成本低；制备的富硼微纳米球增强铜基复合材料具有优异的耐腐蚀性能和力学性能，满足实际生产和应用。具体实施方式下面给出本专利技术的三个最佳实施例：实施例1(1)按质量百分比称取原料，工业纯铜94.3％，硼酐(B2O3，≥98.0％)3.2％，工业纯铝2.5％；(2)在Ar气保护下，将称量好的工业纯铜放入高频感应炉中加热至1500℃左右，然后将预热好的工业纯铝加入到熔体中，并用石墨棒缓慢搅拌均匀，再将预热好的硼酐加入，反应完成10分钟后，将Cu-B合金浇注到提前预热的U型模具中冷却，得到Cu-B合金铸锭。(3)将Cu-B合金在玻璃管中高温重熔，用单辊激冷装置快速冷却Cu-B合金，并甩成条带状物质，转速为1500转/分。所制备富硼微纳米球增强铜基复合材料的组成为：成分含量(wt.％)铜(Cu)99硼(B)1实施例2(1)按质量百分比称取原料，工业纯铜85.75％，硼酐(B2O3，≥98.0％)8.0％，工业纯铝6.25％；(2)在氮气保护下，将称量好的工业纯铜放入高频感应炉中加热至1500℃左右，然后将预热好的工业纯铝加入到熔体中，并用石墨棒缓慢搅拌均匀，再将预热好的硼酐加入，反应完成10分钟后，将Cu-B合金浇注到提前预热的U型模具中冷却，得到Cu-B合金铸锭。(3)将Cu-B合金在玻璃管中高温重熔，用单辊激冷装置快速冷却Cu-B合金，并甩成条带状物质，转速为1800转/分。所制备富硼微纳米球增强铜基复合材料的组成为：成分含量(wt.％)铜(Cu)97.2硼(B)2.8实施例3(1)按质量百分比称取原料，工业纯铜71.5％，硼酐(B2O3，≥98.0％)16.0％，工业纯铝12.5％；(2)在氮气保护下，将称量好的工业纯铜放入高频感应炉中加热至1500℃左右，然后将预热好的工业纯铝加入到熔体中，并用石墨棒缓慢搅拌均匀，再预热好的硼酐加入，反应完成10分钟后，将Cu-B合金浇注到提前预热的U型模具中冷却，得到Cu-B合金铸锭。(3)将Cu-B合金在玻璃管中高温重熔，用单辊激冷装置快速冷却Cu-B合金，并甩成条带状物质，转速为2000转/分；所制备富硼微纳米球增强铜基复合材料的组成为：成分含量(wt.％)铜(Cu)93.5硼(B)6.5。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种富硼微纳米球增强铜基复合材料，其特征是它由铜和硼组成，各组分的质量百分比为：铜93.5‑99.5，硼0.5‑6.5。

【技术特征摘要】
1.一种富硼微纳米球增强铜基复合材料，其特征是它由铜和硼组成，各组分的质量百分比为：铜93.5-99.5，硼0.5-6.5。2.一种富硼微纳米球增强铜基复合材料的制备方法，其特征是包括以下步骤：(1)首先按质量百分比称取制备富硼微纳米球增强铜基复合材料所需要的原料：工业纯铜71.5-99％，硼酐1-18.0％，工业纯铝1-12.5％；(2)在惰性气体保护下，将步骤(1)称量好的工业纯铜放置到高频感应炉中加热至1500℃左右，然后将工业纯铝预热后，加入到熔化的工业纯...

【专利技术属性】
技术研发人员：武玉英，孙祖鑫，刘相法，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37