銅包鐵粉是一種將銅包在鐵粉表面形成包覆層的復(fù)合粉末,被用來改善銅鐵混合粉末組織不均、成分偏析等問題。本文綜述了銅包鐵粉的應(yīng)用及制備方法,介紹了機械球磨涂覆法、置換鍍銅法、化學(xué)鍍銅法等銅包鐵粉制備技術(shù)的基本原理及研究進展,總結(jié)了銅包鐵粉制備過程中存在的問題,并展望了銅包鐵粉的發(fā)展方向。 

【文章來源】：粉末冶金技術(shù). 2020,38(06)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：10 頁

【部分圖文】：

銅包鐵粉掃描電子顯微形貌（a）和橫截面背散射電子形貌（b)[21]

在機械球磨涂覆法之前，研究者主要通過機械合金化制備銅鐵混合粉，其中曾發(fā)現(xiàn)銅鐵顆粒間的互擴散、固溶等現(xiàn)象[32]，為銅包鐵粉的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，部分學(xué)者還圍繞機械球磨涂覆技術(shù)對粉末燒結(jié)后試樣性能的影響進行了研究，并將球磨技術(shù)與燒結(jié)方法相結(jié)合，制備出性能良好的銅包鐵粉。黃曉星等[14]使用機械球磨涂覆法制備銅包鐵粉，燒結(jié)試樣的徑向尺寸變化率為–0.057%，軸向燒結(jié)尺寸變化率為–0.191%，硬度為HRB 35.6，壓潰強度為324.7 MPa，其綜合力學(xué)性能明顯優(yōu)于使用銅鐵混合粉的燒結(jié)試樣。趙田臣等[33]利用機械球磨涂覆法制備銅包鐵粉，在初始相對密度為80%條件下，經(jīng)燒結(jié)后試樣密度增加，而機械球磨法制備的銅鐵混合粉在同樣條件下燒結(jié)后試樣密度減�。唤�(jīng)900℃燒結(jié)，銅包鐵粉燒結(jié)試樣硬度約HB 65，比銅鐵混合粉燒結(jié)試樣硬度（HB 55）增加了約HB 10；在獲得相同硬度的條件下，銅包鐵粉的燒結(jié)溫度可適當(dāng)?shù)陀阢~鐵混合粉。何朋等[34]研究了機械球磨涂覆法制備銅包鐵粉燒結(jié)試樣的組織性能，并將其與機械混合銅鐵粉燒結(jié)試樣進行對比，結(jié)果如圖2所示，機械混合制備銅鐵粉燒結(jié)試樣顯微組織中孔洞數(shù)目較多且孔洞半徑較大，機械球磨涂覆法制備銅包鐵粉燒結(jié)試樣的孔洞分布均勻且孔洞半徑較小。綜上所述，機械球磨涂覆法作為新型涂層制備技術(shù)尚未完全成熟，其中包覆層表面均勻性、致密性一般，孔隙率仍較高[35]，未優(yōu)化出球磨轉(zhuǎn)速與包覆性能之間的最佳值，在銅包鐵粉應(yīng)用方面有待開發(fā)。陳文革等[36]用該方法制備銅包鎢粉，結(jié)合實驗分析發(fā)現(xiàn)在鎢粉表面較難形成均勻致密的銅包覆層。機械球磨涂覆技術(shù)仍有較大的發(fā)展空間，需對包覆層的粘附性、潤濕性、均勻性以及影響包覆層的因素進行更加深入的研究。

置換鍍銅法是將鐵粉放入一定濃度的酸溶液中，用攪拌器進行攪拌，使溶液發(fā)生置換反應(yīng)而將銅離子置換成銅單質(zhì)，經(jīng)清洗、過濾、烘干等操作得到銅包鐵粉，其制備流程如圖3所示。張敬國等[37]用還原鐵粉置換廢液中的銅，制備的銅包鐵粉含銅質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%，銅包覆層厚度約1μm。實驗結(jié)果表明，隨反應(yīng)時間的增加，廢液中Cu2+濃度降低，反應(yīng)速率變慢，在反應(yīng)20 min時，Cu2+濃度明顯降低，達到一定時間后，反應(yīng)不在發(fā)生，最佳反應(yīng)時間為27 min。陳蓮君等[38]提出將鐵粉放入非水溶劑中置換鍍銅，避免鐵粉與溶液直接接觸而被腐蝕，制備的銅包鐵粉抗氧化性比在酸溶液中明顯提高，燒結(jié)相對密度達90%，包覆層厚度約10 nm，制備溫度達到40℃時包覆效果最佳。置換鍍銅中Cu2+濃度對包覆效果影響較大，因此在制備過程中要合理控制Cu2+濃度，進一步控制反應(yīng)速率獲得理想的包覆效果。

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3519320