一種藥型罩用Cu-W-Ni銅基複合材料及其電鑄方法、電鑄液的製作方法

2023-06-25 09:09:31

專利名稱：一種藥型罩用Cu-W-Ni銅基複合材料及其電鑄方法、電鑄液的製作方法
技術領域：
本發明屬於電鑄製備領域，具體涉及一種藥型罩用的Cu-W-Ni銅基複合材料及其 電鑄方法和電鑄液。
背景技術：
單金屬藥型罩存在著極大的缺陷，即增大射流的長度就必須加大射流的速度梯 度，而射流速度梯度的極大提高是較難用單金屬藥型罩得以解決的。如果使用重金屬鎢等 做藥型罩材料，雖然提高了密度，但同時也大大增加了製造難度及成本等等。
到目前為止，各國加工複合材料藥型罩的方法主要有粉末冶金、旋壓成型工藝和 電鑄三種。與傳統的粉末冶金及旋壓成型工藝相比，電鑄罩晶粒要細小得多(《lym);有 明顯的絲織構存在，晶粒沿罩厚度方向有擇優取向；且絲織構受芯模轉速影響，隨芯模轉速 增大，織構度亦增大。採用電鑄加工的方法可以獲得超細晶粒的藥型罩，而且藥型罩的內應 力較小、壁厚均勻。並且通過控制電鑄工藝參數，可以有效控制藥型罩的微觀組織結構，從 而改善破甲性能。因此，電鑄加工的複合材料藥型罩比旋壓加工等的藥型罩在組織性能、破 甲效果等方面都有較大的優越性。用電鑄技術製備純銅、純鎳藥型罩國內外已有相關專利 及其應用的報導；但沒有電鑄法製備銅-鎢或者銅基複合藥型罩的專利申請和授權，也沒 有相應的公開文獻報導。

發明內容
本發明的目的在於提供一種新的藥型罩用Cu-W-Ni銅基複合材料，製備的藥型 罩，以及配套的電鑄方法和電鑄液。該方法可以在工藝成本相對較低，操作溫度不高的情況 下，製備出組織分布均勻，超細晶粒尺寸的Cu-W-Ni銅基複合材料。








CuCl。
一種藥型罩用Cu-W-Ni銅基複合材料的電鑄製備用電鑄液，組成及配比如下 NiS04 7H20 200-250g/L ;
Na2W04 H20 60-90g/L ;
CuS04 5H20 6-10g/L ;
CuCl2 2H20 l-3g/L ;
270-320g/L ; 0. 3-0. 5g/L ;
Na3C6H507 2H20 C12H25S04Na 糖精1. 0-1. 5g/L ;
1，4丁炔二醇 0. 25-lmL/L。
優選配比為NiS04 7H20 :210g/L ;Na2W04 2H20 :80g/L ;CuS04 5H20 :6g/L ; 2H20 :1. 5g/L ;Na3C6H507 2H20 :290g/L ;C12H25S04Na :0. 4g/L ;糖精1. 0-1. 5g/L ;1，4 丁炔二醇0. 25-lmL/L。
採用上述電鑄液的電鑄方法如下用10%的稀硫酸調節pH = 5. 5-7. 0 ;溫度控制在50-70°C ;電流密度為5-15A/dm2 ;採用機械攪拌；磷銅板做陽極進行電鑄。
利用本發明電鑄液和電鑄方法得到的藥型罩用Cu-W-Ni銅基複合材料是在銅 板上電鑄含有89-83. 2wt^銅、6. 2-9. 6wt^鎳和4. 8-7. 2wt^鎢的複合材料。優選含有 85. 6wt^銅、8. 4wt^鎳和6wt^鴇的複合材料。 由於電鑄藥型罩的厚度達2-5mm，鍍層的應力增大，添加劑糖精可降低鍍層內應 力，細化顆粒，提高陰極極化能力的作用，可消除或減少鍍層產生裂紋；添加劑1，4丁炔二 醇具有良好的整平和光亮作用。少量的CuCl2 *2H20是陽極活化劑，電鑄Cu-W-Ni銅基複合 材料選用的陽極主要是銅板，如果鍍液中不含氯離子，銅陽極容易鈍化，使槽電壓升高，電 流下降，加入少量的氯離子則可使銅陽極正常溶解，減輕鈍化現象，維持工藝條件的穩定。 通過調節電鑄液中的Na2W04 2H20的含量或電流密度，可控制產品中的含鴇量。鴇由於有 適中聲速、較高密度、高熔點，在藥型罩材料中添加一定量的鎢可以獲得高的侵徹能力和射 流速度。 本發明針對傳統金屬基複合材料製備方法的局限性，提供一種新的用於製備藥型 罩的Cu-W-Ni銅基複合材料，及其電鑄方法和電鑄液，本發明的關鍵在於提供了用於電鑄 的電鑄液配方，其精心優選了多種電鍍液成分，並經過大量實驗摸索出一套最優選的配比， 使得本發明的電鑄工藝成本相對較低，操作溫度不高，並製備出組織分布均勻，晶粒超細 的，可以容易連續鑄厚的性能優異的Cu-W-N銅基複合材料及其藥型罩。


圖1為本發明製備的藥型罩用Cu-W-Ni銅基複合材料的SEM圖；
圖2為本發明製備的藥型罩用Cu-W-Ni銅基複合材料能譜圖。
具體實施例方式以下實施例旨在進一步說明本發明，而不是限制本發明。
實施例1 電鑄液配製根據電鑄槽的容積，用容積乘以NiS04 7H20 ;Na2W04 2H20 ; CuS04 5H20 ;CuCl2 2H20 ;Na3C6H507 H20 ;C12H25S04Na ;糖精；1，4 丁炔二醇的濃度分別得 到所需的藥品重量和體積，然後電鑄槽加入所需要的去離子水，加熱到50-7(TC。先將 Na2W04 21120溶於去離子水中，然後添加Na3C6H507 H20 ;C12H25S04Na，並且攪拌一段時間，再 分別添加NiS04 7H20、 CuS04 5H20和CuCl2 2H20。最後分別將糖精和1，4 丁炔二醇加入 電鑄槽中，維持恆溫並且充分攪拌。 陰極、陽極材料的前處理所用陰極芯模為鋁芯模，使用前先用砂紙磨光，用去離 子水衝洗乾淨，放入濃硝酸中IO分鐘進行表面鈍化，然後再用去離子水洗，然後乾燥。將陽 極國產磷銅板表面清洗乾淨，然後將國產磷銅板放入鹽酸中2-3分鐘使其表面活化，然後 用去離子水清洗。 電鑄用5X的硫酸溶液調節電鑄液pH二 5. 5-7. 0，把陽極國產磷銅板放入陽極袋 中並接通電路，調節電流密度為5-15A/dm2時，保持電流密度恆定，不斷電電鑄24-72h，期間 適量補充添加劑。 脫模取出陰極在脫模裝置上用錘子輕敲來進行脫模，對所得電鑄Cu-W-Ni銅基複合材料藥型罩樣品進行清洗、乾燥和砂紙打磨。
實施例2 在電鑄槽中配製製備Cu-W-Ni銅基複合材料的電鑄液，其成分為NiS04 7H20 :210g/L ;Na2W04 2H20 :80g/L ;CuS04 5H20 :6g/L ;CuCl2 2H20 :1. 5g/
L ;Na3C6H507 *H20 :290g/L ;C12H25S04Na :0. 4g/L ;糖精1. 0-1. 5g/L ;1，4丁炔二醇0. 25-lmL/L。 陽極材料為國產磷銅板(Cu為99. 9% ， P為0. 02-0. 06% )，厚度為lmm的金屬銅 板作為陰極； 工藝條件為pH = 6. 0 ;溫度55°C ;電流密度=15A/dm2 ;攪拌方式機械攪拌；電 鑄時間2-4h。 所得的Cu-W-Ni銅基複合材料中銅含量為85. 6% (重量百分比)、鎳含量為 8. 4%、鎢含量為6%，且材料組織分布均勻，晶粒超細，見圖1和圖2。
權利要求
一種藥型罩用Cu-W-Ni銅基複合材料的電鑄製備用電鑄液，其特徵在於，所述的電鑄液組成及配比如下NiSO4·7H2O 200-250g/L；Na2WO4·2H2O 60-90g/L；CuSO4·5H2O 6-10g/L；CuCl2·2H2O 1-3g/L；Na3C6H5O7·2H2O 270-320g/L；C12H25SO4Na 0.3-0.5g/L；糖精 1.0-1.5g/L；1，4丁炔二醇 0.25-1mL/L。
1. 一種藥型罩用Cu-W-Ni銅基複合材料的電鑄製備用電鑄液，其特徵在於，所述的電 鑄液組成及配比如下`200-250g/L ; 60-90g/L ; 6-10g/L ; l-3g/L ; 270-320g/L ; 0. 3-0. 5g/L ; 1. 0-1. 5g/L ; 0. 25-lmL/L。
2. 根據權利要求1所述的電鑄液，其特徵在於，所述的電鑄液組成及配比為NiS04 7H20 :210g/L ;Na2W04 2H20 :80g/L ;CuS04 5H20 :6g/L ;CuCl2 2H20 :1. 5g/L， Na3C6H507 *2H20 :290g/L，C12H25S04Na :0. 4g/L，糖精1. 0-1. 5g/L， 1，4丁炔二醇0. 25_lmL/L。
3. 用權利要求1所述的電鑄液製備藥型罩用Cu-W-Ni銅基複合材料的方法，其特徵在 於，用10X的稀硫酸調節電鑄液pH = 5. 5-7. 0 ;溫度控制在50-70°C ;電流密度為5-15A/dm2 ;採用機械攪拌；電鑄時間2-4h ;磷銅板做陽極進行電鑄。
4. 一種藥型罩用Cu-W-Ni銅基複合材料，其特徵在於，是在銅板上電鑄含有 89-83. 2wt^銅、6. 2-9. 6wt^鎳禾P 4. 8-7. 2wt^鴇的複合材料。
5. 根據權利要求4所述的藥型罩用Cu-W-Ni銅基複合材料，其特徵在於，是在銅板上電 鑄含有85. 6wt^銅、8. 4wt^鎳和6wt^鎢的複合材料。
6. —種藥型罩，其特徵在於，所述的藥型罩是用權利要求3所述的複合材料製備的。
全文摘要
本發明公開了一種藥型罩用Cu-W-Ni銅基複合材料及其電鑄方法、電鑄液，屬於電鑄領域。其電鑄液配比為NiSO4.7H2O 200-250g/L；Na2WO4.2H2O 60-90g/L；CuSO4.5H2O6-10g/L；CuCl2.2H2O 1-3g/L；Na3C6H5O7.H2O 270-320g/L；C12H25SO4Na 0.3-0.5g/L；糖精1.0-1.5g/L；1，4丁炔二醇0.25-1mL/L。電鑄條件為10％的稀硫酸調節pH＝5.5-7.0；溫度50-70℃；電流密度為5-15A/dm2；機械攪拌；Cu為99.9％，P為0.02-0.06％的磷銅板做陽極。利用本發明製備的Cu-W-Ni銅基複合材料晶粒細小，組織均勻，且Cu-W-Ni銅基複合材料藥型罩易於鑄厚，表面無缺陷，工藝穩定。
文檔編號C25D3/16GK101787552SQ20101030048
公開日2010年7月28日 申請日期2010年1月20日 優先權日2010年1月20日
發明者何捍衛, 賈守亞 申請人:中南大學