退火热处理对铜锌粉、合金性能的影响.doc

材料工艺
退火热处理工艺对铜锌粉性能的影响
摘要:采用扫描电子显微镜法(SEM)对退火热处理后的铜锌粉的形貌以及组织结构进行了分析。讨论了热处理温度、退火保温时间对铜锌粉性能的影响,指出了退火热处理降低铜锌粉硬度的原理。结果表明,在球磨过程中多次进行退火处理才能达到降低粉末粒度的目的,退火热处理的适宜条件是450℃,保温2 h。
关键词:铜锌粉;退火;硬度:形貌;结构
铜锌粉目前已经在冶金、化工、轻工、印刷包、航空航天等领域得到了广泛应用。如超细铜粉可作高效催化剂、导电涂料、导电复合材料的料、添加剂等。近年来,关于超细铜锌粉的制备法,已经有大量的报道。本文研究的是采用球法制备超细铜锌粉[1]。在球磨法制备粉末的过中,一定时间后,粉末颗粒明显细化,但是随着度的减小,颗粒的硬度增大,致使球磨效率降。另外当粉末破碎到一定程度以后,由于颗粒表面积增大,表面自由能增加,它们会重新聚集降低表面能[2]。采用热处理方法将铜锌粉退火理,可以降低其硬度[3],改善表面状态,使粉末度可以进一步球磨细化。本文主要研究退火热理对铜锌粉组织结构及性能的影响。
试验
.1 试验原料及设备
本试验所用原料是球磨法制备的铜锌粉。主热处理设备是真空保护气氛热处理炉,%的氩气。干燥设备DGB20003台式干燥箱。粉末粒度测定和形貌析采用721型分光光度计和JEM-840扫描电显微镜。
.2 试验方法
本试验对球磨法制备的铜锌粉先进行干燥处理,除去大部分水分,然后对干燥后的粉末进行退火热处理。采用阶梯式升温方式,即在温度分别升高至100℃、200℃、300℃时,各自恒温10 min,然后升温至450℃。为了防止铜锌合金粉氧化,在热处理过程中,通入氩气作为保护气体。采用扫描电子显微镜(SEM)直接对铜锌粉进行粒度、形貌分析。采用吸光光度法通过测定粉末分散液的吸光度表示粉末粒度大小。将固化剂与铜锌粉混合后制成金相试样,待完全固化以后,将金相试样抛光,露出粉末颗粒断面,然后对断面腐蚀,采用扫描电子显微镜(SEM)对试样进行粉末微观结构分析。
2 结果与讨论
铜锌粉形貌分析
退火热处理工艺可以均匀金属的化学成分及组织,细化晶粒,调整硬度,消除内应力和加工硬化[4]。本试验在进行热处理时,通入了一定量的氩气作为保护气氛,主要目的是防止铜锌粉末被氧化。保温时间和加热温度是热处理的重要参数,对铜锌粉性能有重要影响,因此必须合理控制。
图1、图2分别是退火热处理前未球磨处理和球磨24 h后铜锌粉的SEM照片。观察可知,粉末的粒度基本上仍在60~70μm之间,可见粉
图1 退火前未球磨的铜锌粉SEM图
图2 退火前球磨24 h的铜锌粉SEM图
经过一段时间的球磨后,粒度稍微减小,但是变不明显。在热处理前,粉末形状不规则,以片状多,颗粒表面有少量氧化膜。图3是退火后铜粉的SEM照片,退火后的粉末形状趋于规则,为长条状,表面出现膜状物,可以推测它们的硬会降低。由于采用直接方法测定粉末硬度比较难,笔者通过观察球磨后粉末粒度的变化来间反应粉末硬度的变化。对热处理后的粉末进行磨试验(见图4),粉末中大粒度迅速减少,在大粒的表面粘附有大量粒度在1μm以下的微细粒,粉末的整体粒度迅速变小,这可充分说明热理后粉末的塑性增强,表面硬度大大降