一种用于制备复杂形状钨铜复合材料坯体的工艺
阅读说明：本技术 一种用于制备复杂形状钨铜复合材料坯体的工艺 (Process for preparing tungsten-copper composite material blank with complex shape ) 是由 蔡精敏 于 2021-08-25 设计创作，主要内容包括：本发明涉及钨铜复合工艺技术领域,且公开了一种用于制备复杂形状钨铜复合材料坯体的工艺,包括：将钨粉加入预混液中,并且将与钨粉等质量的球磨球一起加入预混液中,将铜粉加入预混液中,并且将与铜粉等质量的球磨球一起加入预混液中,充分混合后球磨,制得浆料；向浆料中加入引发剂过氧化苯甲酰和催化剂N,N-二甲基乙酰胺,搅拌均匀后迅速注模,把模具置于水浴锅中,有机单体发生凝胶化反应,生成三维网状结构,将钨粉和铜粉包裹其中,形成由高分子网络定型的坯体；经过脱模干燥,得到无变形无开裂的表面质量较好的钨铜复合材料坯体；本发明无需特殊的模具和专门的排胶设备,能以较低的成本成形大尺寸复杂形状零部件。(The invention relates to the technical field of tungsten-copper composite processes, and discloses a process for preparing a tungsten-copper composite material blank with a complex shape, which comprises the following steps: adding tungsten powder into the premixed liquid, adding ball-milling balls with the same mass as the tungsten powder into the premixed liquid, adding copper powder into the premixed liquid, adding the ball-milling balls with the same mass as the copper powder into the premixed liquid, fully mixing and ball-milling to prepare slurry; adding initiator benzoyl peroxide and catalyst N, N-dimethylacetamide into the slurry, stirring uniformly, quickly injecting into a mold, placing the mold in a water bath kettle, allowing organic monomer to carry out gelation reaction to generate a three-dimensional network structure, and wrapping tungsten powder and copper powder therein to form a blank shaped by a polymer network; obtaining a tungsten-copper composite material blank with good surface quality, no deformation and no cracking after demoulding and drying; the invention can form large-size parts with complex shapes at lower cost without special moulds and special glue discharging equipment.)
技术领域
本发明涉及钨铜复合工艺技术领域，具体为一种用于制备复杂形状钨铜复合材料坯体的工艺。
背景技术
钨铜复合材料是由高熔点、高硬度的钨(W)和高导电、导热的铜(Cu)构成的互不相溶的假合金。钨铜复合材料由于具有高强度、高硬度、良好的导电导热性，以及低热膨胀系数和高抗电弧腐蚀性，被广泛应用于国防工业、航天航空、电子信息和机械加工等领域。
目前钨铜复合材料的制备方法主要是混粉-压制烧结法、熔渗法以及注射成形法等。混粉-压制烧结法和熔渗法难以成形复杂形状的产品，必须辅以后续机械加工，工序繁杂，原材料浪费严重，生产成本较高；注射成形法虽然可以近净尺寸成形复杂形状的产品，但是很难实现大尺寸且形状复杂零部件的制备，而且其排胶设备和模具的成本较高。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供一种用于制备复杂形状钨铜复合材料坯体的工艺，以解决目前钨铜复合材料的制备方法很难实现大尺寸且形状复杂零部件的技术问题。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种用于制备复杂形状钨铜复合材料坯体的工艺，包括以下步骤：
步骤S1，将甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)和溶剂甲苯按照等体积的比例混合，并加入分散剂油酸，配成得到预混液；
步骤S2，称取钨(W)粉和铜(Cu)粉；
步骤S3，将钨(W)粉加入预混液中，并且将与钨(W)粉等质量的球磨球一起加入预混液中，充分混合后球磨，制得浆料一；
步骤S4，将铜(Cu)粉加入预混液中，并且将与铜(Cu)粉等质量的球磨球一起加入预混液中，充分混合后球磨，制得浆料二；
步骤S5，向浆料二中加入引发剂过氧化苯甲酰(BPO)和催化剂N,N-二甲基乙酰胺(DMA)，搅拌均匀后迅速注模，把模具置于水浴锅中，有机单体发生凝胶化反应，生成三维网状结构，将钨(W)粉和铜(Cu)粉包裹其中，形成由高分子网络定型的坯体；
步骤S6，经过脱模之后，先在室温下干燥，防止坯体干燥过快产生内应力而开裂或变形，然后置于恒温干燥箱中干燥，得到无变形无开裂的表面质量较好的钨铜复合材料坯体。
进一步的，所述钨(W)粉和铜(Cu)粉的质量比为7：3。
进一步的，所述钨(W)粉和铜(Cu)粉在预混液中的固相含量为40％。
进一步的，所述钨(W)粉粒径2.5～3.5um、铜(Cu)粉粒径20.0～60.0um。
(三)有益的技术效果
与现有技术相比，本发明具备以下有益的技术效果：
本发明将均匀分散在悬浮液中的钨(W)粉和铜(Cu)粉颗粒用高分子有机物包裹并使其原位固定，得到粉末与高分子聚合物复合的均匀坯体，无需特殊的模具和专门的排胶设备，能以较低的成本成形大尺寸复杂形状零部件，而且制得的坯体具有优异的抗弯强度，相比传统的成形工艺有较大优势。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明所使用的原料为钨(W)粉和铜(Cu)粉，其主要物理性能为：钨(W)粉纯度99.99％、粒径2.5～3.5um、类球状；铜(Cu)粉纯度99.80％、粒径20.0～60.0um、树枝状；
其他原料包括：有机单体为甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)，溶剂为甲苯，分散剂为油酸，引发剂为过氧化苯甲酰(BPO)，催化剂为N,N-二甲基乙酰胺(DMA)；以上试剂均为分析纯；
实施例一：
一种用于制备复杂形状钨铜复合材料坯体的工艺，包括以下步骤：
步骤S1，将甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)和溶剂甲苯按照等体积的比例混合，并加入分散剂油酸，使油酸在混合液中的质量浓度为0.10％，配成得到预混液；
步骤S2，按质量比7:3的比例分别称取钨(W)粉和铜(Cu)粉，并且使所称取的钨(W)粉和铜(Cu)粉在上述预混液中的固相含量为40％；
步骤S3，将钨(W)粉加入预混液中，并且将与钨(W)粉等质量的球磨球一起加入预混液中，充分混合后球磨10min，制得浆料一；
步骤S4，将铜(Cu)粉加入预混液中，并且将与铜(Cu)粉等质量的球磨球一起加入预混液中，充分混合后球磨10min，制得浆料二；
步骤S5，向浆料二中加入引发剂过氧化苯甲酰(BPO)和催化剂N,N-二甲基乙酰胺(DMA)，使过氧化苯甲酰(BPO)在浆料中的质量浓度为0.3％，使N,N-二甲基乙酰胺(DMA)在浆料中的质量浓度为0.3％，搅拌均匀后迅速注模，把模具置于50℃的水浴锅中，有机单体发生凝胶化反应，生成三维网状结构，将钨(W)粉和铜(Cu)粉包裹其中，形成由高分子网络定型的坯体；
步骤S6，经过脱模之后，先在室温下干燥6h，防止坯体干燥过快产生内应力而开裂或变形，然后置于恒温干燥箱中在100℃下干燥5h，得到无变形无开裂的表面质量较好的钨铜复合材料坯体；
实施例二：
一种用于制备复杂形状钨铜复合材料坯体的工艺，包括以下步骤：
步骤S1，将甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)和溶剂甲苯按照等体积的比例混合，并加入分散剂油酸，使油酸在混合液中的质量浓度为0.15％，配成得到预混液；
步骤S2，按质量比7:3的比例分别称取钨(W)粉和铜(Cu)粉，并且使所称取的钨(W)粉和铜(Cu)粉在上述预混液中的固相含量为45％；
步骤S3，将钨(W)粉加入预混液中，并且将与钨(W)粉等质量的球磨球一起加入预混液中，充分混合后球磨5min，制得浆料一；
步骤S4，将铜(Cu)粉加入预混液中，并且将与铜(Cu)粉等质量的球磨球一起加入预混液中，充分混合后球磨15min，制得浆料二；
步骤S5，向浆料二中加入引发剂过氧化苯甲酰(BPO)和催化剂N,N-二甲基乙酰胺(DMA)，使过氧化苯甲酰(BPO)在浆料中的质量浓度为0.5％，使N,N-二甲基乙酰胺(DMA)在浆料中的质量浓度为0.3％，搅拌均匀后迅速注模，把模具置于55℃的水浴锅中，有机单体发生凝胶化反应，生成三维网状结构，将钨(W)粉和铜(Cu)粉包裹其中，形成由高分子网络定型的坯体；
步骤S6，经过脱模之后，先在室温下干燥10h，防止坯体干燥过快产生内应力而开裂或变形，然后置于恒温干燥箱中在100℃下干燥8h，得到无变形无开裂的表面质量较好的钨铜复合材料坯体；
实施例三：
一种用于制备复杂形状钨铜复合材料坯体的工艺，包括以下步骤：
步骤S1，将甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)和溶剂甲苯按照等体积的比例混合，并加入分散剂油酸，使油酸在混合液中的质量浓度为0.2％，配成得到预混液；
步骤S2，按质量比7:3的比例分别称取钨(W)粉和铜(Cu)粉，并且使所称取的钨(W)粉和铜(Cu)粉在上述预混液中的固相含量为50％；
步骤S3，将钨(W)粉加入预混液中，并且将与钨(W)粉等质量的球磨球一起加入预混液中，充分混合后球磨10min，制得浆料一；
步骤S4，将铜(Cu)粉加入预混液中，并且将与铜(Cu)粉等质量的球磨球一起加入预混液中，充分混合后球磨15min，制得浆料二；
步骤S5，向浆料二中加入引发剂过氧化苯甲酰(BPO)和催化剂N,N-二甲基乙酰胺(DMA)，使过氧化苯甲酰(BPO)在浆料中的质量浓度为0.8％，使N,N-二甲基乙酰胺(DMA)在浆料中的质量浓度为0.3％，搅拌均匀后迅速注模，把模具置于60℃的水浴锅中，有机单体发生凝胶化反应，生成三维网状结构，将钨(W)粉和铜(Cu)粉包裹其中，形成由高分子网络定型的坯体；
步骤S6，经过脱模之后，先在室温下干燥10h，防止坯体干燥过快产生内应力而开裂或变形，然后置于恒温干燥箱中在100℃下干燥6h，得到无变形无开裂的表面质量较好的钨铜复合材料坯体；
性能测试：通过电子万能试验机测量坯体的抗弯强度，试样尺寸为3mm×4mm×36mm，跨距为30mm，加载速度为1mm/min；
测试结果为：
实施例一：坯体抗弯强度为27.5MPa；
实施例二：坯体抗弯强度为27.8MPa；
实施例二：坯体抗弯强度为27.2MPa；
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
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