【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及粉末冶金的，特别是指一种电解铜粉注射成形制备铜散热材料的方法。
技术介绍
1、铜在现代国民经济建设中以及人民的日常生活中均有广泛使用，在高能物理、超导技术、低温工程等尖端技术中，铜的使用也是必不可少。铜有着优异的性能：高导电导热性、抗磁性、高的耐蚀性，还有良好的加工变形能力以及高的机械性能及良好的塑性。
2、而电解铜粉纯度高、发达的树枝状形貌、易成型、烧结强度高以及优异的导电导热性能被广泛地应用在金刚石工具、碳刷、摩擦片等领域。但由于电解铜粉的松装密度较小，很大程度上增加了下游客户在应用环节的使用难度，因为较小的松装密度意味着在一定质量下有较大的体积，极大地限制了电解铜粉的广泛应用。
3、粉末注射成形的优势在于能大批量地一体化成形复杂结构的金属零件，且制品的各个部位密度组织均匀，性能优异。因此，如何发挥出电解铜烧结活性高、零件烧结性能优异等特点对现有技术人员提出了更高的要求。
4、而中国专利cn118926519a公开了一种基于复合铜网和表面改性结合的纳米多孔铜散热材料及其制备方法，该方法采用铜盐混合物压实形成松散结构，铺设多层不同目数铜网形成复合梯度铜网，压制成型得到压片，之后化学刻蚀得到；显然散热材料结构复杂，制备流程长，生产成本高，效率低。
5、中国专利cn114131018a公开了一种压网铜纳米堆积床散热材料的制备方法，该方法需要采用四种混合颗粒，排布方式和铜网结构设置加大了成本，冷压法和真空烧结使得制备的散热材料为多孔结构材料，导电性较差，导热性能各部分并不
6、中国专利cn111455373a公开了一种高导热耐高温复合铜合金散热材料制备方法，该方法需要通过原材料选择、粉末混合预制、表面熔覆、机械加工制备得到，但是原料选择添加了硬质颗粒较多，会使得所制备散热材料的强度和硬度提高，而塑性降低；故而机械加工过程中热应力可能导致材料出现裂纹或断裂。
技术实现思路
1、为了解决现有技术中散热材料利用率低、结构复杂难制备、生产成本高，如果采用添加合金颗粒提高导热性能和导电性能，则会存在二者性能不能协同提高同时伴随有强塑性不匹配、不能制备复杂形状铜零件、操作难度大等技术问题；本专利技术提出了能够解决前述问题的一种电解铜粉注射成形制备铜散热材料的方法。所述技术方案如下：
2、一种电解铜粉注射成形制备铜散热材料的方法，所述电解铜粉注射成形制备铜散热材料的方法如下步骤：
3、s1、电解铜粉的粉磨破碎处理：称取电解铜粉，通过超细机械冲击磨粉磨机将电解铜粉颗粒破碎，获得粉磨破碎的电解铜粉；
4、s2、粉末密炼：将s1粉磨破碎的电解铜粉、合金粉末与蜡基粘结剂进行高温高速密炼，得到高纯度喂料；
5、s3、注射成型：将s2高纯度喂料注射成形得到无缺陷、无变形、成分均匀的生坯件；之后将生坯件进行催化脱脂和加热脱脂，得到热脱后的样品；
6、s4、常压烧结+时效处理+热等静压烧结：将s3热脱后的样品依次进行氢气气氛常压烧结+时效处理+氮气氛围下加压烧结，得到烧结后铜散热材料；
7、s5、退火：将s4烧结后铜散热材料进行去应力退火，最终得到高强度、高热导且优异延展性的铜散热材料。
8、可选地，s1电解铜粉的粒度d50在15-20µm。
9、可选地，s1超细机械冲击磨粉磨机的实验参数为：进口风量200-300m3/h，磨机转速2500-3000r/min，分级叶轮转速1500-2500r/min，进料速率100-200g/min，经过2-4h的高速粉末处理后，筛分出其中10-15µm的粉末，合金粉末为 zrcualni，添加其质量分数为1.5-3.0%。
10、可选地，s2中蜡基粘结剂中微晶蜡质量分数为50-70%，聚乙烯质量分数为15-25%，聚丙烯质量分数为10-15%，乙烯-醋酸乙烯共聚物质量分数为10-15%，乙烯基双硬脂酰胺质量分数为5-10%；密炼气氛选择氩气或氮气作为保护气氛。
11、可选地，s2中高温高速密炼的温度为150-170℃，密炼机转速为25-40rpm，密炼时间1-2h。
12、可选地，s3注射过程中，注射温度为150-170℃，注射压力为40-80bar，注射速度为40-60mm/s，模具温度为50-75℃；溶剂脱脂去除粘结剂的主要成分为微晶蜡；热脱脂是室温至500℃升温脱脂时，采取1℃/min的升温速率加热，并分别在250℃、380℃、550℃保温30min。
13、可选地，s3溶剂脱脂选用三氯乙烯进行溶剂脱脂，在40-55℃之间溶脱15-30h，脱除粘结剂中的主要成分微晶蜡。
14、可选地，s3热脱后的样品的脱脂率为6.0-7.8%，密度为4.55-5.10g/cm3。
15、可选地，s4常压烧结步骤中，通入所述氢气的流量速度≥3m3/min，烧结温度为1065-1075℃，保温时间为3-5h；时效处理时，时效温度为110-140℃，时效时间为30-50h，加压烧结时，在氮气的氛围下，5-15bar压力下，1000-1050℃温度内保温2-4h。
16、可选地，s5中退火处理在500-650℃之间进行，在此温度下保温45-80min，随后在氢气氛围下随炉冷却。
17、可选地，s5铜散热材料的致密度为98.2-99.5%，硬度为105-146hv，抗拉强度为288.6-325.2mpa，延伸率为25.5-34.2%，热导率为352-367w/(m·k)，导电率为78.8-85.6％iacs。
18、上述技术方案，与现有技术相比至少具有如下有益效果：
19、上述方案，本专利技术提出了一种电解铜粉注射成形制备铜散热材料的方法，能够解决现有技术中散热材料利用率低、结构复杂难制备、生产成本高，如果采用添加合金颗粒提高导热性能和导电性能，则会存在二者性能不能协同提高同时伴随有强塑性不匹配、不能制备复杂形状铜零件、操作难度大等技术问题。
20、本专利技术的制备方法预防了铜活性高易氧化特点，实现了电解铜粉烧结活化作用、低熔铜镍粉的液相烧结作用，塑基体系样品高保形性、生坯高脱脂率，还采取了氢气气氛烧结、热等静压烧结联合作用等多种促进烧结致密化的机制，可显著提升烧结致密化。
21、本专利技术通过的粉磨破碎处理，能够使得团聚粒子利用碰幢时产生的冲击力分散，且颗粒之间由于相互摩擦运动而磨削掉颗粒表面的棱角，颗粒表面更加圆滑和规整，从而得到球形或近球形的颗粒。近球形颗粒更容易被粘结剂颗粒所包覆，从而较大地提高了粉末的装载量，使烧结后的产品密度更高，从而提高其导热导电性及机械性本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电解铜粉注射成形制备铜散热材料的方法，其特征在于，所述电解铜粉注射成形制备铜散热材料的方法如下步骤：
2.根据权利要求1所述的电解铜粉注射成形制备铜散热材料的方法，其特征在于，S1电解铜粉的粒度D50在15-20µm。
3.根据权利要求1所述的电解铜粉注射成形制备铜散热材料的方法，其特征在于，S1超细机械冲击磨粉磨机的实验参数为：进口风量200-300m3/h，磨机转速2500-3000r/min，分级叶轮转速1500-2500r/min，进料速率100-200g/min，经过2-4h的高速粉末处理后，筛分出其中10-15µm的粉末，合金粉末为 ZrCuAlNi，添加其质量分数为1.5-3.0%。
4.根据权利要求1所述的电解铜粉注射成形制备铜散热材料的方法，其特征在于，S2中蜡基粘结剂中微晶蜡质量分数为50-70%，聚乙烯质量分数为15-25%，聚丙烯质量分数为10-15%，乙烯-醋酸乙烯共聚物质量分数为10-15%，乙烯基双硬脂酰胺质量分数为5-10%；密炼气氛选择氩气或氮气作为保护气氛。
5.根据权利要求1所述的电解铜
6.根据权利要求1所述的电解铜粉注射成形制备铜散热材料的方法，其特征在于，S3注射过程中，注射温度为150-170℃，注射压力为40-80bar，注射速度为40-60mm/s，模具温度为50-75℃；溶剂脱脂去除粘结剂的主要成分为微晶蜡；热脱脂是室温至500℃升温脱脂时，采取1℃/min的升温速率加热，并分别在250℃、380℃、550℃保温30min。
7.根据权利要求1所述的电解铜粉注射成形制备铜散热材料的方法，其特征在于，S3溶剂脱脂选用三氯乙烯进行溶剂脱脂，在40-55℃之间溶脱15-30h，脱除粘结剂中的主要成分微晶蜡。
8.根据权利要求1所述的电解铜粉注射成形制备铜散热材料的方法，其特征在于，S3热脱后的样品的脱脂率为6.0-7.8%，密度为4.55-5.10g/cm3。
9.根据权利要求1所述的电解铜粉注射成形制备铜散热材料的方法，其特征在于，S4常压烧结步骤中，通入所述氢气的流量速度≥3m3/min，烧结温度为1065-1075℃，保温时间为3-5h；时效处理时，时效温度为110-140℃，时效时间为30-50h，加压烧结时，在氮气的氛围下，5-15bar压力下，1000-1050℃温度内保温2-4h。
10.根据权利要求1所述的电解铜粉注射成形制备铜散热材料的方法，其特征在于，S5中退火处理在500-650℃之间进行，在此温度下保温45-80min，随后在氢气氛围下随炉冷却。
...【技术特征摘要】
1.一种电解铜粉注射成形制备铜散热材料的方法，其特征在于，所述电解铜粉注射成形制备铜散热材料的方法如下步骤：
2.根据权利要求1所述的电解铜粉注射成形制备铜散热材料的方法，其特征在于，s1电解铜粉的粒度d50在15-20µm。
3.根据权利要求1所述的电解铜粉注射成形制备铜散热材料的方法，其特征在于，s1超细机械冲击磨粉磨机的实验参数为：进口风量200-300m3/h，磨机转速2500-3000r/min，分级叶轮转速1500-2500r/min，进料速率100-200g/min，经过2-4h的高速粉末处理后，筛分出其中10-15µm的粉末，合金粉末为 zrcualni，添加其质量分数为1.5-3.0%。
4.根据权利要求1所述的电解铜粉注射成形制备铜散热材料的方法，其特征在于，s2中蜡基粘结剂中微晶蜡质量分数为50-70%，聚乙烯质量分数为15-25%，聚丙烯质量分数为10-15%，乙烯-醋酸乙烯共聚物质量分数为10-15%，乙烯基双硬脂酰胺质量分数为5-10%；密炼气氛选择氩气或氮气作为保护气氛。
5.根据权利要求1所述的电解铜粉注射成形制备铜散热材料的方法，其特征在于，s2中高温高速密炼的温度为150-170℃，密炼机转速为25-40rpm，密炼时间1-2h。
6.根据权利要求1所述的电解铜粉注射成形制备铜散热材料的方...
【专利技术属性】
技术研发人员：秦明礼，吴昊阳，李子豪，贾宝瑞，曲选辉，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。