制備超細(xì)陶瓷相彌散強(qiáng)化銅涂層的噴涂工藝的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種制備超細(xì)陶瓷相彌散強(qiáng)化銅涂層的噴涂工藝，在基體表面噴涂合金粉末，在噴涂過(guò)程中控制噴涂火焰的溫度為1500-2200K，噴涂火焰的速度為1000-1500m/s；所述的合金粉末為純銅粉、或?yàn)殇X粉質(zhì)量百分比小于5％的銅鋁復(fù)合粉、或?yàn)殂t粉質(zhì)量百分比小于5％的銅鉻復(fù)合粉；合金粉末的粒徑為5-45μm，合金粉末的形態(tài)為近球形。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明制備的超細(xì)陶瓷相彌散強(qiáng)化銅涂層用在銅鋁復(fù)合導(dǎo)電排上，其工作部分導(dǎo)電率不小于80％IACS、硬度超過(guò)傳統(tǒng)紫銅排30％以上、連接性高于傳統(tǒng)紫銅排，可以作為低壓盤(pán)柜中紫銅排的理想替代材料。
【專(zhuān)利說(shuō)明】制備超細(xì)陶瓷相彌散強(qiáng)化銅涂層的噴涂工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種制備超細(xì)陶瓷相彌散強(qiáng)化銅涂層的噴涂工藝，屬于噴涂工藝及電氣領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前的家用電器、各種機(jī)械、輸送機(jī)和日用品領(lǐng)域內(nèi)，以節(jié)能、節(jié)省資源等為出發(fā)點(diǎn)，不斷向制品輕量化、經(jīng)濟(jì)化、高性能化發(fā)展。因此，對(duì)基礎(chǔ)材料的要求也隨之多樣化、高級(jí)化，原有的鋁或銅等單一材料已經(jīng)不能與此相適應(yīng)，客觀上迫切需求能有大幅度超過(guò)上述材料特性和功能的新材料問(wèn)世。而銅/鋁復(fù)合材料不僅具有銅的導(dǎo)電、導(dǎo)熱率高、易釬焊、接觸電阻低和外表美觀等優(yōu)點(diǎn)，也具有鋁的質(zhì)輕、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)。采用固相復(fù)合技術(shù)生產(chǎn)的銅/鋁復(fù)合板，還具有結(jié)合面過(guò)渡電阻和熱阻抗低、耐蝕、耐用、延展性和成型性好等綜合性能，可廣泛用于電子、電器、電力、冶金設(shè)備、機(jī)械、汽車(chē)、能源和生活用具等各個(gè)領(lǐng)域。
[0003]而且中國(guó)是銅資源短缺的國(guó)家，礦產(chǎn)銅只能滿足國(guó)內(nèi)需求的30%，在資源約束和銅價(jià)高企的雙重壓力下，下游企業(yè)節(jié)約銅材的呼聲越來(lái)越高。銅鋁復(fù)合排是節(jié)銅的重要產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用在輸配電行業(yè)，對(duì)有色金屬的綜合利用具有戰(zhàn)略意義，有資料顯示，銅鋁復(fù)合排若能對(duì)銅排市場(chǎng)進(jìn)行全面替代，每年將會(huì)節(jié)約50萬(wàn)噸左右的銅需求量。這對(duì)電工電氣行業(yè)的發(fā)展具有巨大促進(jìn)作用。
[0004]目前，鋁/銅復(fù)合材料的制備方法包括固-液法澆注、鑄軋工藝和電鍍工藝。然而其界面強(qiáng)度和表面硬度仍然較低，致使它無(wú)法得到進(jìn)一步推廣。而已有的研究成果表面，在銅基體中復(fù)合超細(xì)陶瓷彌散相可大幅提高銅的表面硬度，并基本保持純銅優(yōu)良的導(dǎo)電率，如今，對(duì)氧化鋁彌散強(qiáng)化銅的研究與應(yīng)用最為成熟。
[0005]目前，內(nèi)氧化法已成為制備這種彌散強(qiáng)化銅塊體或涂層最常用的方法。然而，內(nèi)氧化法首先要經(jīng)過(guò)霧化制備Cu-Al合金粉以及用純銅氧化成Cu2O氧化劑。對(duì)于塊體材料，需要用粉末冶金的方法并且經(jīng)過(guò)較為苛刻的燒結(jié)工藝最終得到彌散強(qiáng)化銅合金。對(duì)于涂層，必須在鋁合金基體表面用其他方法覆上Cu-Al合金，然后在氧分壓控制苛刻的氣氛中進(jìn)行表面內(nèi)氧化。傳統(tǒng)的內(nèi)氧化技術(shù)雖然原理簡(jiǎn)單，但工序較為復(fù)雜，并不適合大型工件氧化鋁彌散強(qiáng)化銅涂層的制備。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種制備超細(xì)陶瓷相彌散強(qiáng)化銅涂層的噴涂工藝，使涂層兼?zhèn)浜芨叩膶?dǎo)電率及較高的硬度。
[0007]本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
[0008]一種制備超細(xì)陶瓷相彌散強(qiáng)化銅涂層的噴涂工藝，在基體表面噴涂合金粉末，在噴涂過(guò)程中控制噴涂火焰的溫度為1500-2200K，噴涂火焰的速度為1000-1500m/s:
[0009]所述的合金粉末為純銅粉末與純鋁粉末質(zhì)量百分比均小于5%的Cu-Al合金粉；或?yàn)榧冦~粉末與純鉻粉末質(zhì)量百分比均小于5%的或Cu-Cr合金粉；[0010]所述的合金粉末的粒徑為5-45 μ m，所述的合金粉末的形態(tài)為近球形。
[0011]所述的基體為含微量合金粉末中所含元素的鋁合金或鉻鋼。
[0012]噴涂過(guò)程中，噴槍離基體的距離保持不變，且保持在100_210mm之間，噴涂過(guò)程中，噴槍與基體相對(duì)運(yùn)動(dòng)，相對(duì)運(yùn)動(dòng)的速度為2-30mm/s。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所使用的噴涂方法是一種火焰噴涂方法，其采用特殊設(shè)計(jì)的燃燒室和噴嘴，可以使噴涂火焰速度達(dá)7倍音速以上，噴涂火焰溫度達(dá)2500K以上。它是將氣態(tài)或液態(tài)燃料與高壓氧氣混合后在特定的燃燒室或噴嘴中燃燒，產(chǎn)生的高溫、高速的燃燒焰流被用來(lái)噴涂，且火焰未消耗盡的微量氧氣對(duì)涂層具有氧化效果，可以用以實(shí)現(xiàn)內(nèi)氧化過(guò)程。
[0014]對(duì)于大型工件的超細(xì)氧化鋁及其他超細(xì)陶瓷相的彌散強(qiáng)化銅涂層可以通過(guò)本發(fā)明方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0015]用本發(fā)明方法制備的超細(xì)陶瓷相彌散強(qiáng)化銅涂層用在銅鋁復(fù)合導(dǎo)電排上，其工作部分導(dǎo)電率不小于80% IACS、硬度超過(guò)傳統(tǒng)紫銅排30%以上、連接性高于傳統(tǒng)紫銅排，可以作為低壓盤(pán)柜中紫銅排的理想替代材料。
【具體實(shí)施方式】 [0016]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0017]實(shí)施例1
[0018]在一種Al-Mg合金(Mg質(zhì)量含量小于10% )的表面用噴涂純銅粉。選擇的噴涂火焰溫度1580K，火焰速度1039m/s ;噴涂的純銅粉為5_45 μ m的近球形粉末；噴槍離工件的距離為205mm ;相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度為5mm/s。
[0019]用此系列參數(shù)制備得到的銅鋁復(fù)合導(dǎo)電排工作部分導(dǎo)電率測(cè)量結(jié)果為82-89%IACS、而硬度是傳統(tǒng)紫銅排32-40%、并且表面具有凹凸的形貌，在連接過(guò)程中會(huì)相互嵌入，因此具有更好的連接性。
[0020]實(shí)施例2
[0021]40Cr鋼的表面噴涂純銅粉。選擇的噴涂火焰溫度2150K，火焰速度1433m/s ;噴涂的純銅粉為5-45 μ m的近球形粉末；噴槍離工件的距離為120mm ;相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度為8mm/s。
[0022]用此系列參數(shù)制備得到的合金表面涂層導(dǎo)電率達(dá)53-60% IACS，硬度可達(dá)到110HV以上(普通紫銅8OHV)
[0023]上述的對(duì)實(shí)施例的描述是為便于該【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員能理解和使用發(fā)明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對(duì)這些實(shí)施例做出各種修改，并把在此說(shuō)明的一般原理應(yīng)用到其他實(shí)施例中而不必經(jīng)過(guò)創(chuàng)造性的勞動(dòng)。因此，本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種制備超細(xì)陶瓷相彌散強(qiáng)化銅涂層的噴涂工藝，其特征在于，在基體表面噴涂合金粉末，在噴涂過(guò)程中控制噴涂火焰的溫度為1500-2200K，噴涂火焰的速度為1000-1500m/s ； 所述的合金粉末為純銅粉、或?yàn)殇X粉質(zhì)量百分比小于5%的銅鋁復(fù)合粉、或?yàn)殂t粉質(zhì)量百分比小于5%的銅鉻復(fù)合粉； 所述的合金粉末的粒徑為5-45 μ m,所述的合金粉末的形態(tài)為近球形。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備超細(xì)陶瓷相彌散強(qiáng)化銅涂層的噴涂工藝，其特征在于，所述的基體為含微量合金粉末中所含元素的鋁合金或鉻鋼。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備超細(xì)陶瓷相彌散強(qiáng)化銅涂層的噴涂工藝，其特征在于，噴涂過(guò)程中，噴槍離基體的距離保持不變，且保持在100-210mm之間，噴涂過(guò)程中，噴槍與基體相對(duì)運(yùn)動(dòng)，相對(duì)運(yùn)動(dòng)的速度為2-30mm/s。
【文檔編號(hào)】C23C4/08GK103981478SQ201410172425
【公開(kāi)日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2014年4月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月25日
【發(fā)明者】嚴(yán)彪, 嚴(yán)鵬飛 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)