CN100571932C - 一种铜基减摩复合粉末及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种铜基减摩复合粉末，包括铜粉、化学镀铜包覆石墨粉及化学镀镍包覆碳化钨粉，所述铜基减摩复合粉末由主原料和辅助原料制得，主原料为铜，重量份为：75～95份；辅助原料包括石墨、碳化钨、镍，各成分的重量份为：石墨4～19份，碳化钨0.5～5份，镍0.5～5份。本发明还提供一种铜基减摩复合粉末的制造方法，包括：A、制备化学镀铜包覆石墨粉步骤；B、制备化学镀镍包覆碳化钨粉步骤；C、混合步骤。本发明铜基减摩复合粉末含有减摩相和强化相，大大提高了采用这种铜基减摩复合粉末制得的铜基减摩复合材料的性能及产品使用寿命；本发明的制造方法工艺简单、成本低廉，适合于常规生产。

Description

一种铜基减摩复合粉末及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种减摩复合粉末及其制备方法，尤其是指一种铜基减摩复合粉末及其制造方法。
背景技术
铜基减摩复合材料以其独特的导电导热性和耐磨性、低摩擦系数和较高机械强度等优异性能，成为制作高速自润滑含油轴承、齿轮及滑动部件，以及电刷和电接触等部件的重要材料，在航空航天、机械、汽车、电器等行业有广泛市场需求。
现有的普通铜基减摩复合粉末材料由于不同时含有减摩相和强化相，致使其产品减摩性、高温强度和耐磨性均受到很大影响，使用寿命较低。以机动车电刷为例，国产的产品启动只能达到1万次左右。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种铜基减摩复合粉末，其减摩性能好，制成的产品使用寿命长。
本发明进一步所要解决的技术问题是：提供一种铜基减摩复合粉末的制备方法，其生产工艺简单，可获得同时含有减摩相和强化相的铜基减摩复合粉末。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种铜基减摩复合粉末，其包括铜粉、化学镀铜包覆石墨粉及化学镀镍包覆碳化钨粉，所述铜基减摩复合粉末由主原料和辅助原料制得，所述主原料为铜，重量份为：75～95份；所述辅助原料包括石墨、碳化钨、组份镍，所述辅助原料中各成分的重量份为：石墨4～19份，碳化钨0.5～5份，镍0.5～5份。
上述技术方案的进一步改进是：所述化学镀铜包覆石墨粉中，铜成分与石墨粉的重量份比为1∶1。
上述技术方案的进一步改进是：所述化学镀镍包覆碳化钨粉中，镍成分与碳化钨的重量份比为1∶1。
本发明还提供一种铜基减摩复合粉末的制造方法，包括如下步骤：
A、制备化学镀铜包覆石墨粉步骤，将铜与石墨按照一定比例进行配料，在20～30℃温度下，将经过敏化及活化处理及干燥后的石墨粉，加入相应的化学镀铜溶液，然后立即加入还原剂，在反应过程中连续搅拌溶液直到施镀完成，化学镀铜溶液的pH值12±0.5，化学镀铜溶液含有如下成分：硫酸铜、丙三醇、氢氧化钠、碳酸钠、37％的HCHO溶液；
B、制备化学镀镍包覆碳化钨粉步骤，镍与碳化钨按照1∶1的重量份比例进行配料，在35～45℃温度下，将经过敏化及活化处理并干燥的碳化钨粉加入相应的化学镀镍溶液，然后立即加入次磷酸钠，在反应过程中连续搅拌镀液直到施镀完成，化学镀镍溶液的pH值9±0.5，化学镀镍溶液含有如下成分：硫酸镍、次磷酸钠、柠檬酸、硫酸铵；
C、混合步骤，将铜粉、化学镀铜包覆石墨粉、化学镀镍包覆碳化钨粉三种粉末按比例装入混合器密封，混合处理10～24小时，即得到铜基减摩复合粉末，所述铜基减摩复合粉末各成分的重量份含量为：铜：75～95份、石墨4～19份、碳化钨0.5～5份、镍0.5～5份。
上述技术方案的进一步改进是：所述步骤A中，铜与石墨的重量份比例为1∶1，石墨粉的粒度为0.1～50μm。
上述技术方案的进一步改进是：所述步骤B中，碳化钨粉的费氏平均粒度为0.3～35μm。
上述技术方案的进一步改进是：所述步骤C中，所述混合器为V型混合器。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、由本发明铜基减摩复合粉末同时含有减摩相和强化相两种组元，大大提高了采用这种铜基减摩复合粉末制得的铜基减摩复合材料的减摩性、高温强度和耐磨性，与普通铜基减摩复合材料相比，性能提高10-30％，制成的零部件使用寿命提高2-4倍，可广泛用于制作高速自润滑含油轴承、齿轮及滑动部件，以及电刷和电接触等部件的重要材料，在航空航天、机械、汽车、电器等行业有广泛市场需求；
2、本发明铜基减摩复合粉末的制造方法的制备工艺简单、成本低廉，适合于常规生产工艺。
下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。
附图说明
图1是本发明铜基减摩复合粉末的制备方法的流程图。
具体实施方式
本发明提供一种铜基减摩复合粉末，其包括铜粉、化学镀铜包覆石墨粉及化学镀镍包覆碳化钨粉三种粉末，所述铜基减摩复合粉末是由主原料和辅助原料制得，其中，所述主原料为铜，重量份为：75～95份；所述辅助原料包括石墨、碳化钨、组份镍，所述辅助原料中各成分的重量份为：石墨4～19份，碳化钨0.5～5份，镍0.5～5份。
所述化学镀铜包覆石墨粉中，铜成分与石墨粉的重量份比为1∶1。而在所述化学镀镍包覆碳化钨粉中，镍成分与碳化钨的重量份比为1∶1。
下面提供几个不同的配比(重量份)：
  配比一   配比二   配比三   配比四
  铜   75   80   85   95
  石墨   19   15   5   4
  碳化钨   0.5   2.5   5   0.5
  镍   0.5   2.5   5   0.5
采用上述几组配比均可以获得性能较好的铜基减摩复合粉末，相比而言，随着碳化钨、镍含量的增大，制得的铜基减摩复合粉末的耐磨性能相应提高。
在本发明铜基减摩复合粉末中，铜粉、化学镀铜包覆石墨粉作为减摩相，而化学镀镍包覆碳化钨粉作为强化相。由于同时包含有减摩相及强化相，其减摩性、高温强度和耐磨性均大幅提高。制成的产品使用寿命也大为延长。
如图1所示，本发明还提供一种铜基减摩复合粉末的制造方法，包括如下步骤：
A、制备化学镀铜包覆石墨粉步骤，将铜与石墨按照一定比例进行配料，在20～30℃温度下，将经过敏化及活化处理及干燥后的石墨粉，加入相应的化学镀铜溶液，然后立即加入还原剂，在反应过程中连续搅拌溶液直到施镀完成，化学镀铜溶液的pH值12±0.5，其成分及含量如下：硫酸铜100g/L、丙三醇100g/L、氢氧化钠100g/L、碳酸钠30g/L、37％的HCHO溶液40g/L；
B、制备化学镀镍包覆碳化钨粉步骤，镍与碳化钨按照1∶1的重量份比例进行配料，在35～45℃温度下，将经过敏化及活化处理并干燥的碳化钨粉加入相应的化学镀镍溶液，然后立即加入次磷酸钠，在反应过程中连续搅拌镀液直到施镀完成，化学镀镍溶液的pH值9±0.5，其成分及含量如下：硫酸镍26g/L、次磷酸钠20g/L、柠檬酸44g/L、硫酸铵66g/L；
C、混合步骤，将铜粉、化学镀铜包覆石墨粉、化学镀镍包覆碳化钨粉三种粉末按比例装入混合器密封，混合处理10～24小时，即得到铜基减摩复合粉末。
其中，步骤A与步骤B并无明显的先后顺序区别，可以先进行两步骤中任意一个再进行另一个，甚至于可以同时进行步骤A及步骤B。
在所述步骤A中，铜与石墨的重量份比例为1∶1，石墨粉的粒度为0.1～50μm。本步骤A中，优选温度为25℃，化学镀铜溶液的pH值12。
在所述步骤B中，镍与碳化钨的重量份比例为1∶1，碳化钨粉的费氏平均粒度为0.3～35μm。本步骤B中，优选温度为40℃，化学镀镍溶液的pH值9。
在所述步骤C中，所述混合器为V型混合器，混合处理时间为10～24小时，在本发明的优选实施方式中，为15小时。
而在所述铜基减摩复合粉末中，各成分的重量份含量为：铜：75～95、石墨4～19、碳化钨0.5～5、镍0.5～5，其中，铜粉可以采用商业铜粉。
实例一
按照前述的配比二进行准备各主原料及辅助原料，其中的铜粉可采用一般的商业铜粉；再按照前述方法的步骤A、步骤B分别制备出化学镀铜包覆石墨粉、化学镀镍包覆碳化钨粉；然后按照步骤C，将铜粉、化学镀铜包覆石墨粉、化学镀镍包覆碳化钨粉三种装入V型混合器密封后，进行混合，混合时间为15小时，即可获得Cu80％-C15％-WC2.5％-Ni2.5％的铜基减摩复合粉末。经过常规压制和烧结工艺，从而可制成铜基减摩复合材料。经检测，与用普通铜基减摩复合粉末制成的铜基减摩复合材料块体材料相比，采用本发明铜基减摩复合粉末制成的铜基减摩复合材料的减摩性提高15％，强度提高15％，耐磨性提高30％。

Claims (9)

1、一种铜基减摩复合粉末，其特征在于：其包括铜粉、化学镀铜包覆石墨粉及化学镀镍包覆碳化钨粉，所述铜基减摩复合粉末由主原料和辅助原料制得，所述主原料为铜，重量份为：75～95；所述辅助原料包括石墨、碳化钨、组份镍，所述辅助原料中各成分的重量份为：石墨4～19份，碳化钨0.5～5份，镍0.5～5份。
2、如权利要求1所述的铜基减摩复合粉末，其特征在于：所述化学镀铜包覆石墨粉中，铜成分与石墨粉的重量份比为1∶1。
3、如权利要求1所述的铜基减摩复合粉末，其特征在于：所述化学镀镍包覆碳化钨粉中，镍成分与碳化钨的重量份比为1∶1。
4、一种铜基减摩复合粉末的制造方法，包括如下步骤：
A、制备化学镀铜包覆石墨粉步骤，将铜与石墨按照一定比例进行配料，在20～30℃温度下，将经过敏化及活化处理及干燥后的石墨粉，加入相应的化学镀铜溶液，然后立即加入还原剂，在反应过程中连续搅拌溶液直到施镀完成，化学镀铜溶液的pH值12±0.5，化学镀铜溶液含有如下成分：硫酸铜、丙三醇、氢氧化钠、碳酸钠、37％的HCHO溶液；
B、制备化学镀镍包覆碳化钨粉步骤，镍与碳化钨按照1∶1的重量份比例进行配料，在35～45℃温度下，将经过敏化及活化处理并干燥的碳化钨粉加入相应的化学镀镍溶液，然后立即加入次磷酸钠，在反应过程中连续搅拌镀液直到施镀完成，化学镀镍溶液的pH值9±0.5，化学镀镍溶液含有如下成分：硫酸镍、次磷酸钠、柠檬酸、硫酸铵；
C、混合步骤，将铜粉、化学镀铜包覆石墨粉、化学镀镍包覆碳化钨粉三种粉末按比例装入混合器密封，混合处理10～24小时，即得到铜基减摩复合粉末，所述铜基减摩复合粉末各成分的重量份含量为：铜：75～95份、石墨4～19份、碳化钨0.5～5份、镍0.5～5份。
5、如权利要求4所述的一种铜基减摩复合粉末的制造方法，其特征在于：所述步骤A中，铜与石墨的重量份比例为1∶1，石墨粉的粒度为0.1～50μm。
6、如权利要求4所述的一种铜基减摩复合粉末的制造方法，其特征在于：所述化学镀铜溶液各成分的含量如下：硫酸铜100g/L、丙三醇100g/L、氢氧化钠100g/L、碳酸钠30g/L、37％的HCHO溶液40g/L。
7、如权利要求4所述的一种铜基减摩复合粉末的制造方法，其特征在于：所述化学镀镍溶液各成分的含量如下：硫酸镍26g/L、次磷酸钠20g/L、柠檬酸44g/L、硫酸铵66g/L。
8、如权利要求4所述的一种铜基减摩复合粉末的制造方法，其特征在于：所述步骤B中，碳化钨粉的费氏平均粒度为0.3～35μm。
9、如权利要求4所述的一种铜基减摩复合粉末的制造方法，其特征在于：所述步骤C中，所述混合器为V型混合器。
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