(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利说明书 | ||
(10)申请公布号 CN 108103340 A 怎样合成照片(43)申请公布日 2018.06.01 | ||
(21)申请号 CN201711394940.3
(22)申请日 2017.12.21
(71)申请人 湖北工业大学
地址 430000 湖北省武汉市洪山区南李路28号
(72)发明人 罗平 董仕节 汤臣 张艳华 蓝彬栩 陈晨 王义金 胡东伟 夏露 肖瑶 李智 覃富城 王冲 杨祺 邓宇鑫 张海一 晁飞扬 王书文 徐小涵 张佳琪 陈岗 方泽成 邵轩宇 夏宇欣 左雨菲 丁文祥 易少杰 陈成
(74)专利代理机构 北京高沃律师事务所
代理人 刘奇
(51)Int.CI
权利要求说明书 说明书 幅图 |
(54)发明名称
(57)摘要
本发明提供了一种多步法原位合成TiB | |
法律状态
法律状态公告日 | 法律状态信息 | 法律状态 |
权 利 要 求 说 明 书
1.一种多步法原位合成TiB<Sub>2</Sub>-ZrB<Sub>2</Sub>复相陶瓷增强铜基复合材料,包括TiB<Sub>2</Sub>-ZrB<Sub>2</Sub>复相陶瓷增强相、铜基体相和包覆于所述TiB<Sub>2</Sub>-ZrB<Sub>2</Sub>复相陶瓷增强相表面的镍润湿相,表面包覆镍润湿相的TiB<Sub>2</Sub>-ZrB<Sub>2</Sub>复相陶瓷增强相分散于铜基体相的内部和表面。
2.如权利要求1所述的多步法原位合成TiB<Sub>2</Sub>-ZrB<Sub>2</Sub>复相陶瓷增强铜基复合材料,其特征在于,所述TiB<Sub>2</Sub>-ZrB<Sub>2</Sub>复相陶瓷增强相和铜基体相的质量比为1:48~50。
3.一种多步法原位合成TiB<Sub>2</Sub>-ZrB<Sub>2</Sub>复相陶瓷增强铜基复合材料的制备方法,包括以下步骤:
1)将钛单质、锆单质和硼单质进行球磨,得到TiB<Sub>2</Sub>-ZrB<Sub>2</Sub>复相陶瓷前驱体;
2)在所述TiB<Sub>2</Sub>-ZrB<Sub>2</Sub>复相陶瓷前驱体的表面进行化学镀镍,得到镍润湿增强颗粒;
3)将所述镍润湿增强颗粒与铜源混合球磨,得到球磨混合料;
4)对所述球磨混合料进行冷压,得到压坯;
5)将所述压坯在无氧气氛中进行烧结,得到烧结体;
6)将所述烧结体进行锻压,得到多步法原位合成TiB<Sub>2</Sub>-ZrB<Sub>2</Sub>复相陶瓷增强铜基复合材料。
4.如权利要求3所述的制备方法,其特征在于,所述钛单质、锆单质和硼单质的摩尔比为1:1:4。
5.如权利要求3所述的制备方法,其特征在于,所述步骤1)中球磨的速度为300~500r/min,球磨的时间为12~24h。
6.如权利要求3所述的制备方法,其特征在于,所述步骤2)中化学镀镍用的镀镍溶液的温度为40~50°C,所述镀镍溶液的pH值为9~11。
7.如权利要求3所述的制备方法,其特征在于,所述步骤3)中球磨的速度为100~200r/min,球磨的时间为5~10h。
8.如权利要求3所述的制备方法,其特征在于,所述步骤5)中烧结的温度为900~1050°C,烧结的时间为10~30min。
9.如权利要求3所述的制备方法,其特征在于,所述步骤6)中锻压的温度为500~550°C。
<Claim>10.权利要求1或2所述多步法原位合成TiB<Sub>2</Sub>-ZrB<Sub>2</Sub>复相陶瓷增强铜基复合材料或权利要求3~9任一项所述制备方法制备得到的多步法原位合成TiB<Sub>2</Sub>-ZrB<Sub>2</Sub>复相陶瓷增强铜基复合材料作为点焊电极材料的应用,将所述TiB<Sub>2</Sub>-ZrB<Sub>2</Sub>复相陶瓷增强铜基复合材料依次进行机加工和冷挤压,得到点焊电极。
说 明 书
技术领域
本发明属于金属基复合材料技术领域,特别涉及一种多步法原位合成TiB<Sub>2</Sub>-ZrB<Sub>2</Sub>复相陶瓷增强铜基复合材料及其制备方法和应用。
背景技术
汽车生产过程中离不开电阻点焊,生产客运汽车需要焊3000点/辆,生产轿车则需要7000~12000点/辆;点焊一点的成本按5美分计算,客运汽车的点焊成本达到150美元,轿车的点焊成本则达到350~600美元,占车辆生产成本的1/2~3/4,这促使人们不断研究新的点焊电极材料,以降低汽车生产过程中点焊的成本。
点焊过程中,点焊电极在机械力和热的作用下,不可避免的会发生塑性变形,点焊电极发生塑性变形后,会导致电流密度降低,减少电流产生的焦耳热,最终影响焊点质量,因此,塑性变形成为点焊电极失效的主要因素之一。为抑制点焊电极的塑性变形,延长其使用寿命,研究者将具有增强材料耐磨性能作用的组分应用于点焊电极材料的制备。目前已有将TiC、TiB<Sub>2</Sub>和ZrB<Sub>2</Sub>等增强相涂覆于铜基体表面的复合材料,该类材料一定程度上提高了电焊电极材料的耐磨性,但点焊电极使用过程中会产生一定的变形,需要修磨,点焊电极一旦修磨,涂覆于铜基体表面的增强相受损就无法继续发挥其原来的增强作用。
发明内容
为解决上述问题,本发明提供了一种多步法原位合成TiB<Sub>2</Sub>-ZrB<Sub>2</Sub>复相陶瓷增强铜基复合材料及其制备方法和应用,本发明提供的多步法原位合成TiB<Sub>2</Sub>-ZrB<Sub>2</Sub>复相陶瓷增强铜基复合材料的耐磨性不受修磨的影响。
为实现以上目的,本发明提供以下技术方案:
本发明提供了一种多步法原位合成TiB<Sub>2</Sub>-ZrB<Sub>2</Sub>复相陶瓷增强铜基复合材料,包括TiB<Sub>2</Sub>-ZrB<Sub>2</Sub>复相陶瓷增强相、铜基体相和包覆于所述TiB<Sub>2</Sub>-ZrB<Sub>2</Sub>复相陶瓷增强相表面的镍润湿相,表面包覆镍润湿相的TiB<Sub>2</Sub>-ZrB<Sub>2</Sub>复相陶瓷增强相分散于铜基体相的内部和表面。
优选地,所述TiB<Sub>2</Sub>-ZrB<Sub>2</Sub>复相陶瓷增强相、铜基体相的质量比为1:48~50。
本发明还提供了一种多步法原位合成TiB<Sub>2</Sub>-ZrB<Sub>2</Sub>复相陶瓷增强铜基复合材料的制备方法,包括以下步骤:
1)将钛单质、锆单质和硼单质进行球磨,得到TiB<Sub>2</Sub>-ZrB<Sub>2</Sub>复相陶瓷前驱体;
2)在所述TiB<Sub>2</Sub>-ZrB<Sub>2</Sub>复相陶瓷前驱体的表面进行化学镀镍,得到镍润湿增强颗粒;
3)将所述镍润湿增强颗粒与铜源混合球磨,得到球磨混合料;
4)对所述球磨混合料进行冷压,得到压坯;
5)将所述压坯在无氧气氛中进行烧结,得到烧结体;
6)将所述烧结体进行锻压,得到多步法原位合成TiB<Sub>2</Sub>-ZrB<Sub>2</Sub>复相陶瓷增强铜基复合材料。
优选地,所述钛单质、锆单质和硼单质的摩尔比为1:1:4。
优选地,所述步骤1)中球磨的速度为300~500r/min,球磨的时间为12~24h。
优选地,所述步骤2)中化学镀镍用的镀镍溶液的温度为40~50°C,所述镀镍溶液的pH值为9~11。
优选地,所述步骤3)中球磨的速度为100~200r/min,球磨的时间为5~10h。
优选地,所述步骤5)中烧结的温度为900~1050°C,烧结的时间为10~30min。
优选地,所述步骤6)中锻压的温度为500~550°C。
本发明还提供了上述技术方案所述的多步法原位合成TiB<Sub>2</Sub>-ZrB<Sub>2</Sub>复相陶瓷增强铜基复合材料或上述技术方案所述制备方法制备得到的多步法原位合成TiB<Sub>2</Sub>-ZrB<Sub>2</Sub>
复相陶瓷增强铜基复合材料作为点焊电极材料的应用,将所述多步法原位合成TiB<Sub>2</Sub>-ZrB<Sub>2</Sub>复相陶瓷增强铜基复合材料依次进行机加工和冷挤压,得到点焊电极。
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