CN104532051B - 一种纳米颗粒搅拌法制备弥散强化铜及其制备方法 - Google Patents

一种纳米颗粒搅拌法制备弥散强化铜及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104532051B
CN104532051B CN201410705321.1A CN201410705321A CN104532051B CN 104532051 B CN104532051 B CN 104532051B CN 201410705321 A CN201410705321 A CN 201410705321A CN 104532051 B CN104532051 B CN 104532051B
Authority
CN
China
Prior art keywords
copper
nano
al2o3
strengthened
nanometer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201410705321.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104532051A (zh
Inventor
付华昱
付亚波
张平
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dongying Dongkai Industrial Park Operation Management Co ltd
Original Assignee
Taizhou University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Taizhou University filed Critical Taizhou University
Priority to CN201410705321.1A priority Critical patent/CN104532051B/zh
Publication of CN104532051A publication Critical patent/CN104532051A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104532051B publication Critical patent/CN104532051B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)

Abstract

一种纳米颗粒搅拌法制备弥散强化铜，所述的纳米成分为Al2O3，通过表面修饰后，在搅拌作用下直接加入铜基体中，且能分布均匀。制备方法是对纳米氧化铝表面修饰，然后将纳米氧化铝包装于铜管中。按上述的成份配制，先把铜板加入熔炼中至1180～1200℃，表层覆盖一层厚度2mm以上木炭粉，然后以分散加料方式在熔炼炉中加入包装好的纳米Al2O3，搅拌后静置30分钟，倒入水平连铸保温炉，在1150℃温度下铸造成铸坯。经过冷热变形，得到成品管棒型材，具有高强高导铜合金材料的特点。本发明的特点是通过表面修饰的纳米氧化铝，能直接加入至铜熔体中，采用搅拌耦合表面修饰纳米氧化铝的技术，纳米粒子分布均匀，铸坯的性能稳定，无夹杂，成本低，适用于工业化连续生产。成品具有高强高导的特点。

Description

一种纳米颗粒搅拌法制备弥散强化铜及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种纳米颗粒搅拌法制备弥散强化铜，主要用于电阻焊电极头、电极帽、电焊轮、电极臂、切割及气保焊用的导电咀、真空开关、电气接插件、触头、电工、电子及通讯汽车、家电及容器制造、模具等，是一种高强度、高导电、高耐磨和高耐腐蚀的金属材料。纳米颗粒表面修饰后，直接添加至铜基体中，经过搅拌使其分布均匀，再通过冷加工和热加工制备成弥散强化铜成品，具有高强、高导、高耐腐蚀的特性。
背景技术
弥散强化铜合金，又称氧化铝铜(Cu-Al2O3)，是一种优异的高强、高导材料。由于纳米级Al2O3对基体铜的弥散强化作用，该合金具有高强度、高硬度、高导电率及高软化温度等特性。特点如下：组织稳定，无相变。屈服强度和抗拉强度高。常温硬度高，随着温度升高，硬度下降幅度小，高温抗蠕变性能好。热、电传导率高。加工性能优良。软化温度高达930，℃导电率高达85％IACS，散热性能介于钨铜(220W/m.k)以及纯铜(390W/m.k)之间。硬度超过HRB84，强度高，疲劳性能和耐磨性能好。
常见的制备方法包括机械混合法、共沉淀法、内氧化法等。国内外许多研究者和企业进行了纳米粒子Al2O3改性铜的研究。Motta M.S.等通过粉末原位还原法，已制得平均尺寸达10nm的Al2O3弥散强化铜基复合材料，TEM形貌表明铜晶粒周围被弥散分布的纳米粒子Al2O3包围。Kexing Song等通过内氧化法，制备了在铜基体中分布着10-30nm Al2O3颗粒的弥散强化铜，纳米粒子Al2O3均匀分布，材料改性效果较好。美国SCM公司稳定了内氧化法的工艺参数，率先产业化制备了弥散强化铜，含Al2O30.2％的铜合金，导电率达90％IACS，弹性模量为108GPa，室温强度为500MPa。含Al2O31.2％的铜合金，导电率达80％IACS，弹性模量为140GPa，室温强度为620MPa。
目前已有的材料及制备技术中，存在的主要问题是：内氧化方法复杂、成本高、危险性较大，其它方法不能大规格生产高强高导铜合金材料。因此，需要开发一种低成本、制备大规格产品、易工业化生产的新方法。
发明内容
本发明提供了一种纳米颗粒搅拌法制备弥散强化铜，经过冷热加工，应用于电阻焊电极、电气接插件、触头、电工、汽车等行业。制备时，将纳米氧化铝表面修饰后，使其不易团聚，又与铜熔体具有较好的润湿性，施加搅拌技术使铜熔体与纳米粒子充分融合，纳米粒子在熔体中均匀分布。
本发明采用的技术方案如下：
一种纳米颗粒搅拌法制备弥散强化铜，包括铜和纳米Al2O3和杂质元素；各成分比例为：铜99.6-99.2wt.％；纳米Al2O3：0.1-1.5wt.％；杂质元素低于0.06wt.％，成份包括铁、铅、硼，铁≤0.01wt％，铅≤0.01wt％，硼≤0.008wt％，杂质元素。本合金中，添加了纳米Al2O3做为弥散强化相，具有熔点高、高温稳定性能好、硬度高，能以纳米级尺分布于铜基体中，在接近铜基体熔点的高温下也不会溶解或粗化，因此，可以有效地阻碍位错运动和晶界滑移，提高室温和高温强度，同时又不明显降低合金的导电性能。
本发明制备弥散强化铜的方法是：首先对纳米氧化铝表面修饰，用硅烷偶联剂使其在乙醇中分散，放入行星球磨机中研磨，完成表面改性。将表面修饰的纳米氧化铝包装于铜管中。按上述的成份配制，先把铜板加入熔炼中至1180～1200℃，表层覆盖一层厚度2mm以上木炭粉，然后以分散加料方式在熔炼炉中加入包装好的纳米Al2O3，搅拌后静置30分钟，倒入水平连铸保温炉，在1150℃温度下铸造成铸坯。冷加后制得板管型坯，精加工至成品尺寸。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
通过表面修饰的纳米氧化铝，能直接加入至铜熔体中，通过搅拌使纳米氧化铝分布均匀，力学性能提高，高温硬度基本不变。采用搅拌耦合表面修饰纳米氧化铝的技术，纳米粒子分布均匀，铸坯的性能稳定，无夹杂，成本低，适用于工业化连续生产。
附图说明
图1(a)是0.15wt％纳米粒子的扫描电镜图。
图1(b)是0.35％纳米粒子的扫描电镜图。
图2是0.35％纳米Al2O3能谱检测图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作详细说明。
实施例1
本发明实施例中纳米颗粒搅拌法制备弥散强化铜的工艺流程如下：对纳米氧化铝表面修饰，用硅烷偶联剂KH570使其在乙醇中分散40分钟，放入行星球磨机中研磨3小时，完成表面改性。将表面修饰的纳米氧化铝包装于铜管中，含量为熔体总重的0.15wt％，按上述的成份配制，先把铜板加入熔炼中至1180～1200℃，表层覆盖一层厚度2mm以上木炭粉，然后以分散加料方式在熔炼炉中加入包装好的纳米Al2O3，搅拌后静置30分钟，倒入水平连铸保温炉，在1150℃温度下铸造成铸坯，铸坯导电率91％IACS，氧含量340.4ppm，硬度55.08HV1。经过72.16％轧制变形，得到4mm板坯，抗拉强度486.92MPa，导电率为89％IACS，具有高强高导铜合金材料的特点。
实施例2
本发明实施例中纳米颗粒搅拌法制备弥散强化铜的工艺流程如下：对纳米氧化铝表面修饰，用硅烷偶联剂KH570使其在乙醇中分散30分钟，放入行星球磨机中研磨3.5小时，完成表面改性。将表面修饰的纳米氧化铝包装于铜管中。含量为熔体总重的0.35wt％，按上述的成份配制，先把铜板加入熔炼中至1180～1200℃，表层覆盖一层厚度2mm以上木炭粉，然后以分散加料方式在熔炼炉中加入包装好的纳米Al2O3，搅拌后静置30分钟，倒入立式保温炉中，在1150℃温度下铸造成铸坯，铸坯导电率88％IACS，氧含量290ppm。经过轧制变形，得到3.5mm板坯，抗拉强度545MPa，导电率为86％IACS，具有高强高导铜合金材料的特点。

Claims (1)

1.一种纳米颗粒搅拌法制备弥散强化铜的方法，其特征在于：
所述的纳米颗粒搅拌法制备的弥散强化铜，由铜和纳米Al2O3和杂质元素组成；各成分比例为：铜99.6-99.2wt.％；纳米Al2O3：0.1-1.5wt.％；杂质元素低于0.06wt.％，其成份包括铁、铅和硼，铁≤0.01wt％，铅≤0.01wt％，硼≤0.008wt％；
纳米颗粒搅拌法制备弥散强化铜的方法采用以下步骤：
(1)首先对纳米氧化铝表面修饰，用硅烷偶联剂使其在乙醇中分散，放入行星球磨机中研磨，完成表面改性，将表面改性的纳米氧化铝包装于铜管中；
(2)按如下成份配制：包括铜和纳米Al2O3和杂质元素；各成分比例为：铜99.6-99.2wt.％；纳米Al2O3 0.1-1.5wt.％；杂质元素低于0.06wt.％，其成份包括铁、铅和硼，铁≤0.01wt％，铅≤0.01wt％，硼≤0.008wt％；
(3)先把铜板加入熔炼炉中至1180～1200℃，表层覆盖一层厚度2mm以上木炭粉，然后以分散加料方式在熔炼炉中加入包装于铜管中的纳米Al2O3，静置30分钟，在1150℃温度下，采用搅拌法铸造成铸坯；经过冷热变形，得到成品管棒型材。
CN201410705321.1A 2014-11-28 2014-11-28 一种纳米颗粒搅拌法制备弥散强化铜及其制备方法 Active CN104532051B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410705321.1A CN104532051B (zh) 2014-11-28 2014-11-28 一种纳米颗粒搅拌法制备弥散强化铜及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410705321.1A CN104532051B (zh) 2014-11-28 2014-11-28 一种纳米颗粒搅拌法制备弥散强化铜及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104532051A CN104532051A (zh) 2015-04-22
CN104532051B true CN104532051B (zh) 2017-02-22

Family

ID=52847668

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410705321.1A Active CN104532051B (zh) 2014-11-28 2014-11-28 一种纳米颗粒搅拌法制备弥散强化铜及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104532051B (zh)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105039768A (zh) * 2015-08-26 2015-11-11 付亚波 溶胶凝胶法制备高强高导纳米弥散强化铜的制备方法
CN106834792A (zh) * 2017-01-24 2017-06-13 付亚波 添加稀土镧的高强度、高导电率的弥散强化铜及其制备方法
CN106834793A (zh) * 2017-01-24 2017-06-13 付亚波 添加稀土铈的高强度弥散强化铜及其制备方法
CN108531767B (zh) * 2018-05-09 2020-01-10 台州学院 一种点焊电极用超细碳化锆颗粒弥散强化铜基复合材料的制备方法
CN109396453B (zh) * 2018-12-21 2021-10-01 东莞市精研粉体科技有限公司 一种弥散强化铝青铜球形粉的制备方法
CN111172422B (zh) * 2020-01-21 2022-04-12 中国兵器科学研究院宁波分院 氧化铝弥散强化铜基复合材料的制备方法
CN111926213A (zh) * 2020-07-23 2020-11-13 广东合一纳米材料科技有限公司 一种纳米铜合金
CN111893332A (zh) * 2020-08-07 2020-11-06 北京科技大学 铜合金的制备方法及采用该方法得到的铜合金、铜合金的应用、电子元件、机械元件
CN111893343B (zh) * 2020-08-07 2021-09-17 北京科技大学 改性纳米粒子弥散强化铜合金及其制备方法和应用、电子元件、机械元件

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101338389A (zh) * 2008-06-19 2009-01-07 河南科技大学 整体弥散铜制备用稀土铜合金材料的制备工艺方法
CN103451470A (zh) * 2013-09-22 2013-12-18 付亚波 一种耐脱锌腐蚀的环保纳米黄铜合金及其制备方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3859348B2 (ja) * 1998-04-01 2006-12-20 三井金属鉱業株式会社 アルミナ分散強化銅粉の製造方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101338389A (zh) * 2008-06-19 2009-01-07 河南科技大学 整体弥散铜制备用稀土铜合金材料的制备工艺方法
CN103451470A (zh) * 2013-09-22 2013-12-18 付亚波 一种耐脱锌腐蚀的环保纳米黄铜合金及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
不同浓度Cu-Al2O3弥散强化铜合金冷加工及退火行为的研究;郭明星;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》;20060630;第23、27页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN104532051A (zh) 2015-04-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104532051B (zh) 一种纳米颗粒搅拌法制备弥散强化铜及其制备方法
CN110229971B (zh) 一种新型Cu-纳米WC复合材料的制备方法
CN105063403A (zh) 一种铜基烯合金的制备方法
CN105087981B (zh) 一种抗熔焊、抗烧蚀Cu‑纳米Al2O3‑Cr触头材料的制备方法
CN106086504B (zh) 作为时速400公里以上高速铁路接触线材料应用的超强高导铜合金
CN102127713B (zh) 一种双晶结构氧化物弥散强化铁素体钢及制备方法
CN105063402A (zh) 一种铝基烯合金的制备方法
CN103924110B (zh) 一种铝-碳纳米管中间合金制备纳米增强铝基复合材料的方法
CN110029246B (zh) 一种三氧化二钇弥散强化铜合金的制备方法
CN106011516B (zh) 一种掺杂金合金键合丝及其深冷处理制备方法
CN103540829B (zh) 原位制备TiB2增强铜基复合材料的方法和设备
CN112317755B (zh) 一种提高Cu-Cr-Nb合金强度和电导率的方法
CN111363937A (zh) 一种插接件用铜合金线及其制造方法
CN104561642B (zh) 一种超细高导铬锆铜丝及其制备方法
CN105238946A (zh) 碳纳米管增强铝基复合材料的制备装置及其连续化制备方法
CN108570574A (zh) 一种制备含石墨烯的铜基合金坯料的方法
CN109576529A (zh) 高性能弥散铜合金及其制备方法
CN106834793A (zh) 添加稀土铈的高强度弥散强化铜及其制备方法
CN109518027A (zh) 一种细晶Mg-Al-Ti-C中间合金的制备方法和应用
CN101709397A (zh) 一种制备碳化钛弥散强化铜基复合材料的方法
CN103952587B (zh) 一种复相铜合金材料及其制备方法
CN105925923B (zh) 用作时速400公里以上高速铁路接触线材料的高强高导铜合金的制备方法
CN105710380A (zh) 含铝金属打印粉末及其制备方法
CN106834792A (zh) 添加稀土镧的高强度、高导电率的弥散强化铜及其制备方法
CN106086505B (zh) 一种作为时速400公里以上高速铁路接触线材料应用的超强高导铜合金的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Fu Hua Yu

Inventor after: Fu Yabo

Inventor after: Zhang Ping

Inventor before: Fu Yabo

Inventor before: Hua Yingfang

Inventor before: Zhang Ping

Inventor before: Huo Yaqiu

Inventor before: Zhang Mengxian

COR Change of bibliographic data
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20210128

Address after: 710077 718, block a, Haixing city square, Keji Road, high tech Zone, Xi'an City, Shaanxi Province

Patentee after: Xi'an zhicaiquan Technology Transfer Center Co.,Ltd.

Address before: School of physics and electronic engineering, Taizhou University, 1139 Shifu Avenue, Jiaojiang District, Taizhou City, Zhejiang Province, 318000

Patentee before: Fu Yabo

Patentee before: TAIZHOU University

TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20211123

Address after: 257091 room 419, building a, Dongying Economic and Technological Development Zone Management Committee, No. 59, Fuqian street, Dongying District, Dongying City, Shandong Province

Patentee after: Dongying dongkai New Material Industrial Park Co.,Ltd.

Address before: 710077 718, block a, Haixing city square, Keji Road, high tech Zone, Xi'an City, Shaanxi Province

Patentee before: Xi'an zhicaiquan Technology Transfer Center Co.,Ltd.

TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20230104

Address after: 257091 Room 101, Building 5, Science and Technology Enterprise Accelerator, No. 17, Xinghuahe Road, Dongying Development Zone, Shandong Province

Patentee after: Dongying Dongkai New Material Technology Research and Development Co.,Ltd.

Address before: 257091 room 419, building a, Dongying Economic and Technological Development Zone Management Committee, No. 59, Fuqian street, Dongying District, Dongying City, Shandong Province

Patentee before: Dongying dongkai New Material Industrial Park Co.,Ltd.

TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20240125

Address after: Room 405, Building A, Technology Enterprise Accelerator, No. 17 Xinghuahe Road, Development Zone, Dongying City, Shandong Province, 257091

Patentee after: Dongying Dongkai Industrial Park Operation Management Co.,Ltd.

Country or region after: China

Address before: 257091 Room 101, Building 5, Science and Technology Enterprise Accelerator, No. 17, Xinghuahe Road, Dongying Development Zone, Shandong Province

Patentee before: Dongying Dongkai New Material Technology Research and Development Co.,Ltd.

Country or region before: China

TR01 Transfer of patent right