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铜及铜基粉末在粉末冶金中的应用

近年来,粉末冶金学者更多关注具有纳米和复合特性的材料,而忽略了基础材料及其工艺在粉末冶金领域中不断扩大的作用。铜在粉末冶金领域中发挥了巨大的作用,将会继续促进其发展。本文主要阐述了铜粉在粉末冶金领域的应用及其工艺的发展,回顾了铜的发展历史、特性和应用。本文支持此观点:铜在粉末冶金的应用会持续增加,依旧看好其应用前景。

铜在粉末冶金中的应用:
早在1万年前,铜作为独特金属就被发现和认识。起初它被用于珠宝和其它装饰品。天然的铜块或含铜矿石作为原料,加工非常简单,即原始冷加工。回溯到公元前8700年,就有用铜来做项链坠子。

铜具有优良的导热和导电性能,以及良好的抗腐蚀和机械性能。铜容易被加工成复杂的形状和细丝。建筑师经常利用其亮红色和其被侵蚀后的铜绿,作为建筑物、顶棚和户外装置的装饰。

铜易与其它元素形成合金,大量用来制造异型的锻件、铸造件和粉末冶金产品。铜与镍形成合金具有抗海水腐蚀的优良性能。锡可以提高固溶体中铜的强度和抗腐蚀性能。锌和铜合金,即黄铜粉,被用于水管、锁件、阀门、管件。含有镍、锡、钛、铍及钴的铜合金强度相当于高强度钢,而且具有高的导电率和导热性能。铜及铜锌铝合金常被用于生产片状的金粉。通过调整锡镍成分,可以生成特定的颜色。

在粉末冶金领域,用纯铜粉生产电子和导热零部件。含有锡、锌、镍、或者铁的铜合金被广泛用于汽车、草地公园设备、工具和电子工业。铜粉最多使用在自润滑轴承上,另外是Fe-Cu预混合,化学工业领域的渗析和摩擦材料部件。

铜粉重要和特色的应用是粉末冶金领域。在此领域的材料不是通过熔炼和铸造得到的,例如:弥散强化Cu-Al2O3用来强化和制造焊接电极(用于汽车和其它工业领域),用于电子领域的W-Cu和Mo-Cu,此类材料需要控制其孔隙率。自润滑轴承和过滤器是粉末冶金领域典型的应用。这些材料要求控制适当的孔隙率,以此含油量达到优良的润滑效果。

铜粉末通过金属注射成型工艺可以制造成复杂形状的电气和电子部件,这种产品具有良好的导电性和导热性。我们可以使用高纯铜粉,通过提高零件的最终密度来提高导电性和热导率。注射成型工艺可以提高铜粉的致密度,产品的导电率和热导率随之提高。
粉末冶金产品:
铜粉末的首要应用是铜锡粉混合,来制造青铜件。在二十世纪二十年代早期,座落在美国新泽西州卡尔特莱特自治区的金属精练(USMR),开始生产电解铜粉。此工厂面积小,拥有大的阴极槽。在生产高峰期,粉末工厂每月铜粉大约455吨。在20世纪八十年代中期,熔炼和电解精炼企业被迫关闭,由于卡尔特莱特工厂关闭,尽管有些企业试图生产电解铜粉,美国再也没有电解铜粉产品生产。如今,电解铜粉产地有欧洲、日本、俄罗斯、印度和南韩。
电解铜粉颗粒具有树枝状的特性,通过调整工艺松装密度小于1克/立方厘米,生坯强度大于35MPa。通过调整沉降工艺和粉末的后处理,松装密度可以提高。

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