專利名稱：一種抗高溫氧化的核-殼型銅基合金粉末的制備方法
技術領域：
本發明涉及一種采用化學鍍的方法制備核-殼型合金粉末，特別是在銅合金粉末表面包覆一層鎳，然后再包覆ー層鉻的制備方法。
背景技術：
銅合金、鋁合金與鎂合金等在冶金、汽車、軍事裝備以及航空航天等領域具有重要的應用價值和廣泛的應用前景。但是，這幾種合金在服役過程中，主要失效形式是表面易產生熱裂紋、磨損與腐蝕。因此，提高其表面的硬度、耐磨與耐蝕性能對提高經濟效益和生產效率具有十分重要的意義。目前，在上述合金的表面激光熔覆高強高導銅基合金涂層是提高表面耐磨與耐蝕性能的重要途徑。但是，在激光熔覆過程中，銅基合金粉末容易氧化，導致涂層的導熱率、耐磨與耐蝕性降低。盡管針對電子領域中導電膠用純銅粉易氧化的特征，Takahiko等[Takahiko Sakaue, Keita Furumoto, Katsuhiko \osnimaru. Nicke—coatea copper powder ana process for producing the same，EP1795284A1]采用聯胺作為還原劑對粒徑在 0. 5 μ m-10 μ m范圍內的純銅粉表面化學鍍5%的鎳，相對于未化學鍍鎳的純銅粉的起始氧化溫度最大提高了 265°C。陳自江等[陳自江，汪錦瑞，段建軍，米瑛，陳濘來.一種鎳包覆銅的復合粉的生產方法，授權公告號CN1817521A]也采用聯胺作為還原劑對粒徑小于 0. 074mm的純銅粉表面化學鍍鎳，獲得了鎳含量在17%_25%的鎳包覆銅粉。但是，在純銅粉表面進行化學鍍鎳的過程中，采用聯胺作為還原劑，需要嚴格控制溶液的溫度以及添加原料的順序，否則化學鍍鎳液易分解，導致純銅粉表面化學鍍鎳失敗。顯然，上述的這兩種方法存在エ藝復雜、操作不方便、效率低以及純銅粉的抗高溫氧化性能并未得明顯改善等問題。此外，到目前為止，為了抑制銅基合金粉末的高溫氧化，還未見有關銅基合金粉末表面先化學鍍ー層鎳，然后再化學鍍ー層鉻，形成具有核-殼結構的銅基合金粉末的文獻報道。
發明內容
本發明的目的在于提供ー種抗高溫氧化的核-殼型銅基合金粉末的制備方法， 采用該方法可以將銅基合金粉末的起始氧化溫度提高40(T70(TC，從而大幅度地提高銅基合金粉末的抗高溫氧化性能，有效地抑制激光熔覆銅基合金涂層過程中銅基合金粉末易氧化的特性，極大地提高了銅基合金涂層的熱導率、硬度、耐磨懷耐蝕性能。因此，該方法具有操作方便、生產效率高、成本低廉等優點。本發明是這樣來實現的，其特征是方法步驟為
(1)采用體積比為3(Γ70%的鹽酸活化銅基合金粉末，活化時間為2(T60min，將經過活化后銅基合金粉末過濾，并用去離子水洗至中性，完全去除銅基合金粉末表面殘留的鹽酸，最后在真空恒溫干燥箱中對銅基合金粉末進行干燥，溫度為10(T18(TC，時間為 6(Tl20min ；
(2)將經過活化的銅基合金粉末加入到伴有機械攪拌的化學鍍鎳液中進行化學鍍鎳處理，然后過濾，并用去離子水洗3次，去除鎳包覆銅基合金粉末表面殘留的化學鍍鎳液，最后在真空恒溫干燥箱中對經過化學鍍鎳處理的銅基合金粉末進行干燥，溫度為10(T180°C， 時間為 6(Tl20min ；
(3)將經過化學鍍鎳處理的銅基合金粉末加入到伴有機械攪拌的化學鍍鉻液中進行化學鍍鉻處理，然后過濾，并用去離子水洗3次，去除包覆有鉻-鎳的銅基合金粉末表面殘留的化學鍍鉻液，最后在真空恒溫干燥箱中對經過化學鍍鉻處理的鎳包覆銅基合金粉末進行干燥，溫度為100 180で，時間為6(Tl20min。本發明所述的ー種抗高溫氧化的核-殼型銅基合金粉末的制備方法，其特征是在銅基合金粉末的表面進行化學鍍鎳與化學鍍鉻處理，從而在銅基合金粉末的表面包覆ー層鎳與ー層鉻，形成內部為銅基合金，中間層為鎳，最外層為鉻的“核-売”型銅基合金粉末.
本發明所述的ー種抗高溫氧化的核-殼型銅基合金粉末的制備方法，其特征是在進行所述的步驟(1)時，采用的銅基合金粉末可以為Cu-Sn、Cu-Ni、Cu-Cr、Cu-Al-Sn、Cu-Al-Ni、 Cu-Cr-Zr等合金粉末，粒徑為10 200 μ m。本發明所述的ー種抗高溫氧化的核-殼型銅基合金粉末的制備方法，其特征是在進行所述的步驟(2)吋，配制好的化學鍍鎳液配方為硫酸鎳3(T80g/L，次亞磷酸鈉3(T70g/L，用氨水調節溶液的pH值4飛，溫度85、5°C ；其中，加入的銅基合金粉末為 20 70g/L，化學鍍鎳時間為2(Tl80min。本發明所述的ー種抗高溫氧化的核-殼型銅基合金粉末的制備方法，其特征是在進行所述的步驟(3)吋，配制好的化學鍍鉻液配方為溴化鉻12 20g/L，氯化鉻纊15g/L， 草酸鉀2 10g/L，醋酸鈉6 15g/L，用氨水調節溶液的pH值為3飛，溫度為60、5で，時間為 4(Tl50min。本發明的優點是工藝簡單、操作方便、加工效率高與生產成本低，制備的銅基合金粉末具有核-殼結構，相對于末處理的銅基合金粉末的起始氧化溫度可提高40(T700°C， 有效地抑制了銅基合金粉末的高溫氧化，在銅結晶器、電磁炮導軌、鋁合金與鎂合金等表面激光熔覆高強高導銅基合金涂層領域具有廣闊的應用前景。
具體實施例方式實施例1
(1)采用體積比為50%的鹽酸活化質量為40g、平均粒徑為40μ m的Cu-Sn合金粉末， 活化時間為30 min，將經過活化后Cu-Sn合金粉末過濾，并用去離子水洗至中性，然后在真空恒溫干燥箱中對Cu-Sn合金粉末進行干燥，溫度為120°C，時間為60min ；
(2)將經過活化的Cu-Sn合金粉末加入到伴有機械攪拌的化學鍍鎳液中進行化學鍍鎳處理，化學鍍鎳的時間為30min，然后過濾，并用去離子水洗3次，然后在真空恒溫干燥箱中對經過化學鍍鎳處理的Cu-Sn合金粉末進行干燥，溫度為140°C，時間為80min。其中，化學鍍鎳液配方為硫酸鎳40g/L，次亞磷酸鈉45g/L，用氨水調節溶液的pH值4. 5，溫度87で；
(3)將經過化學鍍鎳處理的Cu-Sn合金粉末加入到伴有機械攪拌的化學鍍鉻液中進行化學鍍鉻處理，化學鍍鎳的時間為40min，然后過濾，并用去離子水洗3次，然后在真空恒溫干燥箱中對經過化學鍍鉻處理的鎳包覆Cu-Sn合金粉末進行干燥，溫度為140°C，時間為 85min。
結構特征與性能
平均粒徑為40 μ m的Cu-Sn合金粉末化學鍍ー層鎳后粒徑變為48 μ m,再化學鍍ー層鉻后粒徑變為M μ m,起始氧化溫度相對未處理的Cu-Sn合金粉末提高了 350°C。實施例2
(1)采用體積比為50%的鹽酸活化質量為60g、平均粒徑為80μ m的Cu-Al-Ni合金粉末，活化時間為50 min，將經過活化后Cu-Al-Ni合金粉末過濾，并用去離子水洗至中性，然后在真空恒溫干燥箱中對Cu-Al-Ni合金粉末進行干燥，溫度為160°C，時間為90min ；
(2)將經過活化的Cu-Al-Ni合金粉末加入到伴有機械攪拌的化學鍍鎳液中進行化學鍍鎳處理，化學鍍鎳的時間為45min，然后過濾，并用去離子水洗3次，然后在真空恒溫干燥箱中對經過化學鍍鎳處理的Cu-Al-Ni合金粉末進行干燥，溫度為180°C，時間為lOOmin。其中，化學鍍鎳液配方為硫酸鎳70g/L，次亞磷酸鈉60g/L，用氨水調節溶液的pH值5. 2，溫度 92°C ；
(3)將經過化學鍍鎳處理的Cu-Al-Ni合金粉末加入到伴有機械攪拌的化學鍍鉻液中進行化學鍍鉻處理，化學鍍鎳的時間為90min，然后過濾，并用去離子水洗3次，然后在真空恒溫干燥箱中對經過化學鍍鉻處理的鎳包覆Cu-Al-Ni合金粉末進行干燥，溫度為170°C， 時間為1 IOmin。結構特征與性能
平均粒徑為80 μ m的Cu-Al-Ni合金粉末化學鍍ー層鎳后粒徑變為87 μ m,再化學鍍ー 層鉻后粒徑變為95 μ m,起始氧化溫度相對未處理的Cu-Al-Ni合金粉末提高了 580°C。
權利要求
1.ー種抗高溫氧化的核-殼型銅基合金粉末的制備方法，其特征是方法步驟為(1)對銅基合金粉末的表面進行前處理，主要包括以下エ藝活化、過濾、去離子水洗、 烘干；(2)在配制好鍍鎳液的鍍槽中進行化學鍍鎳處理，過濾、去離子水洗、干燥；(3)在配制好鍍鉻液的鍍槽中進行化學鍍鉻處理，過濾、去離子水洗、干燥。
2.根據權利要求1所述的ー種抗高溫氧化的核-殼型銅基合金粉末的制備方法，其特征是在銅基合金粉末的表面進行化學鍍鎳與化學鍍鉻處理，從而在銅基合金粉末的表面包覆一層鎳與一層鉻，形成內部為銅基合金，中間層為鎳，最外層為鉻的“核-売”型銅基合金粉末。
3.根據權利要求1所述的ー種抗高溫氧化的核-殼型銅基合金粉末的制備方法， 其特征是在進行所述的步驟(1)時，采用的銅基合金粉末可以為Cu-Sn、Cu-Ni, Cu-Cr, Cu-Al-Sn、Cu-Al-Ni、Cu-Cr-Zr 等合金粉末，粒徑為 10 120 μ m。
4.根據權利要求1所述的ー種抗高溫氧化的核-殼型銅基合金粉末的制備方法，其特征是在進行所述的步驟(1)時，采用體積比為3(Γ70%的鹽酸活化銅基合金粉末，活化時間為 20 60 min。
5.根據權利要求1所述的ー種抗高溫氧化的核-殼型銅基合金粉末的制備方法，其特征是在進行所述的步驟(2)吋，配制好的化學鍍鎳液配方為硫酸鎳3(T80g/L，次亞磷酸鈉3(T70g/L，用氨水調節溶液的pH值4飛，溫度85、5°C ；其中，加入的銅基合金粉末為 20 70g/L，化學鍍鎳時間為2(Tl80min。
6.根據權利要求1所述的ー種抗高溫氧化的核-殼型銅基合金粉末的制備方法， 其特征是在進行所述的步驟(3)吋，配制好的化學鍍鉻液配方為溴化鉻12 20g/L，氯化鉻纊15g/L，草酸鉀2 10g/L，醋酸鈉6 15g/L，用氨水調節溶液的pH值為3飛，溫度為 60 95°C，化學鍍鉻時間為4(Tl50min。
7.根據權利要求1所述的ー種抗高溫氧化的核-殼型銅基合金粉末的制備方法，其特征是在進行所述的步驟(1)、(2)與(3)吋，在真空恒溫干燥箱中對銅基合金粉末進行烘干， 溫度為100 180で，時間為60 120min。
全文摘要
本發明公開了一種抗高溫氧化的核-殼型銅基合金粉末的制備方法，其特征是方法步驟為(1)對銅基合金粉末表面進行活化、過濾、去離子水洗與干燥處理；(2)在配制好鍍鎳液的鍍槽中進行化學鍍鎳處理，化學鍍鎳結束之后過濾、去離子水洗與干燥；(3)在配制好鍍鉻液的鍍槽中進行化學鍍鉻處理，化學鍍鉻結束之后過濾、去離子水洗與干燥。本發明的優點是工藝簡單、操作方便、加工效率高與生產成本低，制備的銅基合金粉末具有核-殼結構，相對于末處理的銅基合金粉末的起始氧化溫度可提高400~700℃，有效地防止了銅基合金粉末的高溫氧化，在銅結晶器、電磁炮導軌、鋁合金與鎂合金等表面激光熔覆高強高導銅基合金涂層領域具有廣闊的應用前景。
文檔編號C23C18/31GK102528025SQ20121002093
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月31日 優先權日2012年1月31日
發明者周圣豐, 堯忠, 戴曉琴 申請人:南昌航空大學