一种高孔隙率薄壁管形多孔铜的制备方法

摘要

一种高孔隙率薄壁管形多孔铜的制备方法，其特征在于：将球形铜粉和粘结剂按体积百分比50~60%:50~40%进行配比，将粘结剂加热至80℃~95℃，完全熔化时，加入球形铜粉，在80℃~95℃温度下混合1~1.5小时，将上述混合好的流体混合物倒入模温为80℃~90℃的模具型腔内，成型坯件，冷却后脱模；将成型坯件放入脱脂炉，埋入Al

说明书

技术领域

本发明属于粉末冶金法制备金属多孔材料技术领域，具体是一种高孔隙率薄壁管形 多孔铜的制备方法。

背景技术

有关粉末冶金法制备高孔隙率多孔铜的报道不多，公开文献中，有代表性的为浙江 竞远机械设备有限公司、河北工业大学、云南理工大学、南京理工大学发表的相关文献。

浙江竞远机械设备有限公司采用烧结——脱溶原理，以球形金属铜粉和尿素颗粒为 原料，其中尿素颗粒为造孔材料，将两者按一定比例混合均匀后，装入模具，在300MPa 压力下单轴压实，900℃烧结后，将造孔颗粒材料溶解脱除，得到开孔型多孔铜。这种 方法的优点是孔径和孔隙率可调，缺点是模具承受较大压力，损耗快，制造成本高。河 北工业大学和云南理工大学制备多孔铜的方法与浙江竞远机械设备有限公司相似，都是 采用在铜粉中加入造孔剂，经过压制、烧结、去除造孔剂的方法制备多孔铜，只是选用 的造孔剂不同，制备工艺略有变化。南京理工大学研制生产的烧结青铜过滤元件，以球 形铜粉为原料，将球形铜粉装入模具中松装烧结制成。该种制备方法的优点是制造工序 少，工艺过程简单，缺点是烧结时带模具烧结，模具烧蚀损耗大，而且对模具材料的耐 高温要求高，制造成本高。

高孔隙率薄壁管形多孔铜由于管壁薄，采用加入造孔剂模压成形较难实现，采用松 装烧结虽然简单易行，但成本较高。因此需要开发出一种工艺简单、成本低的制备高孔 隙率薄壁管形多孔铜的方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种工艺简单、成本低的高孔隙率薄壁管形多孔 铜的制备方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种高孔隙率薄壁管形多孔铜的制 备方法，其特征在于：将球形铜粉和粘结剂按体积百分比50~60%:50~40%进行配比，将 粘结剂加热至80℃~95℃，完全熔化时，加入球形铜粉，在80℃~95℃温度下混合1~1.5 小时，将上述混合好的流体混合物倒入模温为80℃~90℃的模具型腔内，成型坯件，冷 却后脱模；将成型坯件放入脱脂炉，埋入Al₂O₃粉中，在氢气保护下，以8~12℃/min 的速度加热至45~55℃，保温20~40分钟，再以1~3℃/min的速度加热至210~230℃， 保温1~4小时，然后以8~12℃/min的速度加热至810℃~890℃，烧结1~3小时。

作为优选，所述粘结剂是由石蜡和硬脂酸组成，所述石蜡和硬脂酸的重量百分比为 90~99%:10~1%。

再优选，所述成型坯件放入脱脂炉后，以10℃/min的速度加热至50℃，保温0.5 小时，再以2℃/min的速度加热至220℃，保温后以10℃/min的速度加热。

最后，所述高孔隙率薄壁管形多孔铜的壁厚为0.5mm~4mm。

与现有技术相比，本发明的优点在于：先将球形铜粉和粘结剂混合后在模具型腔内 成型坯件，然后将成型坯件放入脱脂炉中烧结，解决了以往加入造孔剂模压成形较难实 现，烧结制造成本高的缺陷。使用本发明制备的薄壁管形多孔铜可获得开孔结构、孔隙 率大于60%，且工艺简单、制造成本低。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1：

取球形铜粉55%（按体积百分比），粘结剂45%（按体积百分比），粘结剂中石蜡和 硬脂酸按重量百分比98%:2%配合。将粘结剂加热至80℃~95℃，完全熔化时，加入球 形铜粉，在80℃~95℃温度下混合1.2小时，将上述混合好的80℃~95℃的流体混合物 倒入模温为80℃~90℃的模具型腔内，成型壁厚为2mm管形坯件，冷却后脱模。将成 型坯件放入脱脂炉，埋入Al₂O₃粉中，在氢气保护下，以10℃/min的速度加热至50℃， 保温0.5小时，以2℃/min的速度加热至220℃，保温1.5小时，然后以10℃/min的速 度加热至850℃，烧结2小时。

实施例2：

取球形铜粉50%（按体积百分比），粘结剂50%（按体积百分比），粘结剂中石蜡和 硬脂酸按重量百分比99%:1%配合。将粘结剂加热至80℃~95℃，完全熔化时，加入球 形铜粉，在80℃~95℃温度下混合1.5小时，将上述混合好的80℃~95℃的流体混合物 倒入模温为80℃~90℃的模具型腔内，成型壁厚为0.5mm管形坯件，冷却后脱模。将成 型坯件放入脱脂炉，埋入Al₂O₃粉中，在氢气保护下，以10℃/min的速度加热至50℃， 保温0.5小时，以2℃/min的速度加热至220℃，保温1小时，然后以10℃/min的速度 加热至810℃，烧结3小时。

实施例3：

取球形铜粉60%（按体积百分比），粘结剂40%（按体积百分比），粘结剂中石蜡和 硬脂酸按重量百分比90%:10%配合。将粘结剂加热至80℃~95℃，完全熔化时，加入球 形铜粉，在80℃~95℃温度下混合1.5小时，将上述混合好的80℃~95℃的流体混合物 倒入模温为80℃~90℃的模具型腔内，成型壁厚为4mm管形坯件，冷却后脱模。将成 型坯件放入脱脂炉，埋入Al₂O₃粉中，在氢气保护下，以10℃/min的速度加热至50℃， 保温0.5小时，以2℃/min的速度加热至220℃，保温4小时，然后以10℃/min的速度 加热至890℃，烧结1小时。

实施例4：

取球形铜粉53%（按体积百分比），粘结剂47%（按体积百分比），粘结剂中石蜡和 硬脂酸按重量百分比95%:5%配合。将粘结剂加热至80℃~95℃，完全熔化时，加入球 形铜粉，在80℃~95℃温度下混合1小时，将上述混合好的80℃~95℃的流体混合物倒 入模温为80℃~90℃的模具型腔内，成型壁厚为3mm管形坯件，冷却后脱模。将成型 坯件放入脱脂炉，埋入Al₂O₃粉中，在氢气保护下，以10℃/min的速度加热至50℃， 保温0.5小时，以2℃/min的速度加热至220℃，保温3小时，然后以10℃/min的速度 加热至870℃，烧结2小时。

经过测试，使用本发明制备的薄壁管形多孔铜可获得开孔结构、孔隙率大于60%， 且工艺简单、制造成本低。