电爆法制备纳米铜粉的研究.pdf

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1、．生产顼场电爆法制备纳米铜粉的研究纳米铜粉是粉末冶金中常用到的主要原料，也是制造粉末冶金汽车渗碳齿轮的一种添加剂。随着粉末冶金零件在汽车行业的大量应用，高纯度纳米铜粉的制备成为关键技术。本文阐述了电爆法制粉的制备方法和基本原理，并对电爆法的作用机理进行了分析探讨。一长春工业大学李光远纳米铜粉是纳米级铜和铜合金学性能下降，这样粉末冶金方法在别是难熔金属纳米粉的生产都是一粉末，因其具有小尺寸效应和表面制造高强度齿轮上受到限制。二是个难题。采用化学法生产．纯度差，效应等，而比普通电解铜粉具有更烧结温度过高．一般要在1100。C以多为金属氧化物，另外反应条件苛优的

2、特性，从而具有更广泛和更重上．消耗能量过高。纳米铜粉是铁刻．污染严重．很难生产出高纯度和要的用途。它不仅是冶金和石油化基粉末中常用的合金元素，在粉末高品质的金属纳米粉。一般来讲．只工中优良的催化剂和固体润滑剂烧结中添加纳米铜粉对粉末冶金零能用物理法生产。物理法生产多采而且是高导电率、高强度纳米铜件的力学性能有很大改善。一方面用电弧加热法和等离子加热法．这材不可缺少的基础原料。纳米铜粉通过纳米铜粉的小尺寸效应和大的两种方法的主要缺点是热能损失多也在铁基粉末冶金材料中得到广泛比表面积可以填充到粉末件的孔隙(30％-50％)。电爆法生产纳米铜应用，并在机械航天特

3、别是汽车当中提高压坯的密度，通过纳米铜粉，爆炸时间在0．7s即可完成加热工业得到快速发展，制造像汽车齿的活化作用促进烧结扩散．改善烧过程。爆炸时热量集中在爆刀附近．轮、连杆、曲轴链轮、凸轮轴链轮结后的组织性能．起到固溶强化的瞬间温度可达10000-12000。C，及气门座等几何形状复杂、加工困作用。另一方面纳米铜的熔点低于热量在0．3-0．7s内即可被爆炸金属难或加工成本高的部件。目前，制纯铜的熔点，可以在烧结中起到降所吸收。同时，在极短时间内金属备纳米铜粉的方法主要有气相蒸气低烧结温度的作用，大大减小了能被气化，热量来不及传导，只有少法、等离子体法、机械

4、化学法、y耗，降低了烧结成本。粉末冶金齿量热量被辐射到爆炸室的壁上．热射线辐照．水热结晶联合法、液相还轮在整个粉末冶金零件中难以单独量损失少，热效率高。另外，电爆原法和水热法(高温水解法)等。统计，但无论是按质量还是按零件炸时产生的力将气化的纳米粒子散本文引入电爆法制备纳米铜粉的方数量，它在汽车、摩托车中所占的送于惰性气体中，纳米粒子能迅速法，并对其形成机理进行探讨。比例都远远大于其他领域中的粉末被冷却．纳米粒子可以控制在3-50冶金零件。粉末冶金齿轮是各种汽nm。电爆法因其原理和结构科学合1研究背景车发动机中普遍使用的粉末冶金零理而占有绝对优势。1．1纳

5、米铜粉在粉末冶金汽车零件件，通过一次成形和精整工艺，可2试验中的应用以完全达到尺寸精度要求，尤其是目前，粉末冶金齿轮存在两大齿形精度。纳米铜粉在汽车粉末冶2．1原理和优点问题。一是压坯密度低于普通钢材金零件上的大量应用使得制备优质电爆法利用了传统爆炸丝法的基(一般压制密度在6．8-7．2g／cm。，的纳米铜粉有着更重要的意义。本原理．先将金属丝固定在一个充远远低于锻钢的密度7．8g／cm。)，1．2纳米铜粉的主要制备方法满惰性气体的反应室中(丝两端的齿轮的硬度韧性、抗冲击性等力目前，国内外高纯度纳米铜粉特卡头为两个电极)与一个电容形22I汽车工艺与材料AT

6、&hA2009年第11期I．生产碗扬⋯气或熔滴不与气体发生当{行射角2臼=36．521。B=0．00408图1爆炸丝法制备纳米铜粉装置化学反应可以制备纯rad时，计算得晶粒尺寸为35nm。同2．2试验设备金属粉；用氧气或氮气作为介质气样，计算出其他的衍射峰对应的纳连续电爆制粉试验装置如图2，体，金属丝电爆可合成相应的金属米晶粒尺寸在9．8-78nm团聚．平均主要由自动送丝装置、高电压电氧化物或氮化物超细粉。由于采用晶粒尺寸为55nm。路、控制电路、电爆室和粉末收集自动直线送丝结构，这种结构的电图4是粉末样品的扫描电镜照装置等部分组成。电爆室中设有送爆装置能

7、适应电爆金属丝的直径可片，粒度细小均匀．粒径主要分丝盘通过导丝嘴与送丝装置的夹在较大范围内调节，运行平稳没布在0．2-0．8pm．平均粒径为0．5紧器相连，它可以实现金属丝的自有脉动。pm．呈球形或多面体形状。粒度较动进给。送丝装置设有12支夹紧本试验采用JSM一5600LVEt本为细小的粉末，存在一定的团聚现．——扫描电子显微镜观察烧象。结态铁基粉末件的微观组织形态采用MaIv—ern2000激光粒度分析仪测试粉末粒度的大小及分布。2．3结果分析图3是纳米铜粉末样图4纳米铜粉的扫描电镜照片品的X射线衍射谱．含有CuO、Cu，O、Cu3种物用激光粒度测试仪

8、分析粉末粒质的衍射峰3种化学成度体积的平均粒径和分布，结果如分质量