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銅及銅基粉末在粉末冶金中的應用

近年來,粉末冶金學者更多關注具有納米和復合特性的材料,而忽略了基礎材料及其工藝在粉末冶金領域中不斷擴大的作用。銅在粉末冶金領域中發揮了巨大的作用,將會繼續促進其發展。本文主要闡述了銅粉在粉末冶金領域的應用及其工藝的發展,回顧了銅的發展歷史、特性和應用。本文支持此觀點:銅在粉末冶金的應用會持續增加,依舊看好其應用前景。

銅在粉末冶金中的應用:
早在1萬年前,銅作為獨特金屬就被發現和認識。起初它被用于珠寶和其它裝飾品。天然的銅塊或含銅礦石作為原料,加工非常簡單,即原始冷加工?;厮莸焦?700年,就有用銅來做項鏈墜子。

銅具有優良的導熱和導電性能,以及良好的抗腐蝕和機械性能。銅容易被加工成復雜的形狀和細絲。建筑師經常利用其亮紅色和其被侵蝕后的銅綠,作為建筑物、頂棚和戶外裝置的裝飾。

銅易與其它元素形成合金,大量用來制造異型的鍛件、鑄造件和粉末冶金產品。銅與鎳形成合金具有抗海水腐蝕的優良性能。錫可以提高固溶體中銅的強度和抗腐蝕性能。鋅和銅合金,即黃銅粉,被用于水管、鎖件、閥門、管件。含有鎳、錫、鈦、鈹及鈷的銅合金強度相當于高強度鋼,而且具有高的導電率和導熱性能。銅及銅鋅鋁合金常被用于生產片狀的金粉。通過調整錫鎳成分,可以生成特定的顏色。

在粉末冶金領域,用純銅粉生產電子和導熱零部件。含有錫、鋅、鎳、或者鐵的銅合金被廣泛用于汽車、草地公園設備、工具和電子工業。銅粉最多使用在自潤滑軸承上,另外是Fe-Cu預混合,化學工業領域的滲析和摩擦材料部件。

銅粉重要和特色的應用是粉末冶金領域。在此領域的材料不是通過熔煉和鑄造得到的,例如:彌散強化Cu-Al2O3用來強化和制造焊接電極(用于汽車和其它工業領域),用于電子領域的W-Cu和Mo-Cu,此類材料需要控制其孔隙率。自潤滑軸承和過濾器是粉末冶金領域典型的應用。這些材料要求控制適當的孔隙率,以此含油量達到優良的潤滑效果。

銅粉末通過金屬注射成型工藝可以制造成復雜形狀的電氣和電子部件,這種產品具有良好的導電性和導熱性。我們可以使用高純銅粉,通過提高零件的最終密度來提高導電性和熱導率。注射成型工藝可以提高銅粉的致密度,產品的導電率和熱導率隨之提高。
粉末冶金產品:
銅粉末的首要應用是銅錫粉混合,來制造青銅件。在二十世紀二十年代早期,座落在美國新澤西州卡爾特萊特自治區的金屬精練(USMR),開始生產電解銅粉。此工廠面積小,擁有大的陰極槽。在生產高峰期,粉末工廠每月銅粉大約455噸。在20世紀八十年代中期,熔煉和電解精煉企業被迫關閉,由于卡爾特萊特工廠關閉,盡管有些企業試圖生產電解銅粉,美國再也沒有電解銅粉產品生產。如今,電解銅粉產地有歐洲、日本、俄羅斯、印度和南韓。
電解銅粉顆粒具有樹枝狀的特性,通過調整工藝松裝密度小于1克/立方厘米,生坯強度大于35MPa。通過調整沉降工藝和粉末的后處理,松裝密度可以提高。

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