CN100387382C - Cu-石墨、Ag-石墨、CuAg-石墨合金粉末的制备方法 - Google Patents
Cu-石墨、Ag-石墨、CuAg-石墨合金粉末的制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种Cu-石墨、Ag-石墨，CuAg-石墨合金粉末的制备方法。方法的步骤如下：1)将Cu2O、Ag2O或Cu2O+Ag2O粉和石墨粉进行球磨，球磨时间为60～150小时，球料质量比为20～40∶1，球磨机转速为300～400rpm，球磨罐密封，抽真空至0.4～0.6Pa，再充入氩气作为保护气体，压强为0.2～0.8MPa，制得颗粒分布均匀的单质Cu、Ag粉或CuAg合金粉；2)随后加入石墨粉，石墨粉与上述Cu、Ag粉或CuAg合金粉的质量比为0.05～0.15，继续球磨0.5～2小时，球料质量比为10～40∶1，球磨机转速为200～400rpm，制得Cu-石墨、Ag-石墨或CuAg-石墨合金粉。本发明采用球磨手段，所需试剂少，设备工艺简单，生产成本低。原料利用率高，对环境无污染。增大混合粉中的石墨粉含量，从而减少Cu、Ag用量。
Description
技术领域
本发明涉及材料制备领域，尤其涉及一种Cu-石墨、Ag-石墨、CuAg-石墨合金粉末的制备方法。
背景技术
Ag-石墨、Cu-石墨电刷材料是当前低压电器中应用最广的电刷材料之一，这种电刷通常是用粉末冶金法制备的。这种材料具有载流密度大、换向性能优良，滑动接触性能好等优良的综合性能。加入石墨使材料本身具有良好的润滑性能，从而保证了材料具有较小的摩擦系数，滑动时不跳动打火。此外石墨能够有效地分散Ag、Cu，将金属分隔成不连续的小区域，故使电刷表面金属在空气中被氧化尘成的氧化膜成为网状，这种网状膜在滑动摩擦作用下很容易被破坏，从而保证了金属间的良好接触，显著地降低了接触电阻并使之稳定，提高了接触面的导电性能和导热性能，防止了电弧打火和接触面产生高温熔焊现象。常用的Ag-石墨、Cu-石墨电刷材料中石墨的含量为10％，由于石墨与Cu、Ag的密度相差比较大，粉末混合时不易混合均匀。这导致石墨含量偏高后大量石墨粉末团聚，电刷材料的耐磨性降低，同时因汇流环转速较低，在运转过程中，电刷剥落的石墨粉容易吸附于汇流环表面，在电刷与汇流环间形成一层石墨“隔离层”，引起电刷与汇流环间接触电阻出现严重超标现象。
机械球磨是一种简单易行的低成本材料制备方法。应用机械球磨法制备Cu-石墨、Ag-石墨合金粉，能有效降低Cu、Ag、石墨粉末的颗粒大小，而且可以将粉末混合均匀，从而避免了石墨粉末团聚对材料造成的一系列不良影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种Cu-石墨、Ag-石墨，CuAg-石墨合金粉末的制备方法。
方法的步骤如下：
1)将Cu2O、Ag2O或Cu2O+Ag2O粉和石墨粉进行球磨，球磨时间为60～150小时，球料质量比为20～40∶1，球磨机转速为300～400rpm，球磨罐密封，抽真空至0.4～0.6Pa，再充入氩气作为保护气体，压强为0.2～0.8MPa，制得颗粒分布均匀的单质Cu、Ag粉或CuAg合金粉；
2)随后加入石墨粉，石墨粉与上述Cu、Ag粉或CuAg合金粉的质量比为0.05～0.15，继续球磨0.5～2小时，球料质量比为10～40∶1，球磨机转速为200～400rpm，制得Cu-石墨、Ag-石墨或CuAg-石墨合金粉。
与其他方法相比，本发明有以下优点：(1)制得满足电刷材料所需的Cu-石墨、Ag-石墨、CuAg-石墨混合粉。(2)采用球磨手段，所需试剂少，设备、工艺简单，生产成本低。(3)原料利用率高，对环境无污染。(4)制得的粉末成分、颗粒大小便于控制。(5)增大混合粉中的石墨粉含量，从而减少Cu、Ag用量，降低原材料成本。(6)石墨与Cu、Ag或CuAg混合更均匀。
附图说明
图1是本发明实施例1中球磨120小时后粉末的X射线衍射图；
图2是本发明实施例2中球磨60小时后粉末的X射线衍射图；
图3是本发明实施例3中球磨120小时后粉末的X射线衍射图。
具体实施方式
实施例1
将9克Cu2O粉和1克石墨粉进行球磨，球磨时间为120小时，球料质量比为20∶1，球磨机转速为400rpm，球磨罐密封，抽真空至0.4Pa，再充入氩气作为保护气体，压强为0.2MPa。图1表明Cu2O已经完全跟石墨粉反应，生成Cu。过量的石墨由于颗粒太小，散射因子小，衍射峰被Cu的衍射峰覆盖。经计算得知，生成的Cu晶粒尺寸为22nm。随后加入石墨粉，石墨粉与Cu粉质量比为0.05，继续球磨0.5小时，球料质量比为10∶1，球磨机转速为400rpm，制得Cu-石墨合金粉。
实施例2
将9克Ag2O粉和1克石墨粉进行球磨，球磨时间为60小时，球料质量比为20∶1，球磨机转速为400rpm，球磨罐密封，抽真空至0.4Pa，再充入氩气做÷作为保护气体，压强为0.2MPa。图2表明Ag2O已经完全跟石墨粉反应，生成Ag。过量的石墨由于颗粒太小，散射因子小，衍射峰被Ag的衍射峰覆盖。经计算得知，生成的Ag晶粒尺寸为25nm。随后加入石墨粉，石墨粉与Ag粉质量比为0.05，继续球磨0.5小时，球料质量比为10∶1，球磨机转速为400rpm，制得Ag-石墨合金粉。
实施例3
将7克Cu2O+2克Ag2O粉和1克石墨粉进行球磨，球磨时间为120小时，球料质量比为40∶1，球磨机转速为400rpm，球磨罐密封，抽真空至0.4Pa，再充入氩气作为保护气体，压强为0.2MPa。图三表明石墨将Cu2O、Ag2O中的Cu、Ag完全置换出，并且新生成的Cu、Ag形成了CuAg合金。过量的石墨由于颗粒太小，散射因子小，衍射峰被Cu-Ag的衍射峰覆盖。经计算得知，生成的Cu-Ag合金晶粒尺寸为16nm。随后加入石墨粉，石墨粉与Cu、Ag粉质量比为0.05，继续球磨0.5小时，球料质量比为10∶1，球磨机转速为400rpm，制得CuAg-石墨合金粉。
实施例4
将9.5克Cu2O粉和0.5克石墨粉进行球磨，球磨时间为150小时，球料质量比为20∶1，球磨机转速为300rpm，球磨罐密封，抽真空至0.6Pa，再充入氩气做为保护气体，压强为0.8MPa。通过球磨，石墨将Cu2O中的Cu置换出来，制得颗粒分布均匀，尺寸较小的单质Cu。随后加入石墨粉，石墨粉与Cu粉质量比为0.15，继续球磨2小时，球料质量比为40∶1，球磨机转速为200rpm，制得Cu-石墨合金粉。
实施例5
将9克Ag2O粉和1克石墨粉进行球磨，球磨时间为100小时，球料质量比为20∶1，球磨机转速为300rpm，球磨罐密封，抽真空至0.6Pa，再充入氩气作为保护气体，压强为0.8MPa。通过球磨，石墨将Ag2O中的Ag置换出来，制得颗粒分布均匀，尺寸较小的单质Ag。随后加入石墨粉，石墨粉与Ag粉质量比为0.15，继续球磨2小时，球料质量比为40∶1，球磨机转速为200rpm，制得Ag-石墨合金粉。
实施例6
将2克Cu2O+7克Ag2O粉和1克石墨粉进行球磨，球磨时间为100小时，球料质量比为40∶1，球磨机转速为400rpm，球磨罐密封，抽真空至0.6Pa，再充入氩气作为保护气体，压强为0.8MPa。通过球磨，石墨将Cu2O、Ag2O中的Cu、Ag置换出来，制得颗粒分布均匀，尺寸较小的Cu-Ag合金。随后加入石墨粉，石墨粉与Cu、Ag粉质量比为0.15，继续球磨2小时，球料质量比为40∶1，球磨机转速为200rpm，制得CuAg-石墨合金粉。
Claims (1)
1.一种Cu-石墨、Ag-石墨、CuAg-石墨合金粉末的制备方法，其特征在于，方法的步骤如下：
1)将Cu2O、Ag2O或Cu2O+Ag2O粉和石墨粉进行球磨，球磨时间为60～150小时，球料质量比为20～40∶1，球磨机转速为300～400rpm，球磨罐密封，抽真空至0.4～0.6Pa，再充入氩气作为保护气体，压强为0.2～0.8MPa，制得颗粒分布均匀的单质Cu、Ag粉或CuAg合金粉；
2)随后加入石墨粉，石墨粉与上述Cu、Ag粉或CuAg合金粉的质量比为0.05～0.15，继续球磨0.5～2小时，球料质量比为10～40∶1，球磨机转速为200～400rpm，制得Cu-石墨、Ag-石墨或CuAg-石墨合金粉。
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