CN106282641A - 一种银铬基电接触自润滑复合材料及其制备方法和用途 - Google Patents

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李剑锋
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Abstract

本发明提供了一种银铬基电接触自润滑复合材料及其制备方法和用途，包括如下步骤：S1、将银粉、铬粉、钛硅碳粉按质量百分比配比制得混合材料；S2、将步骤S1的混合材料和不锈钢磨球按质量比配比，密封放入行星球磨混料机的不锈钢球磨罐内；将不锈钢球磨罐抽真空，充入惰性气体，球磨制得混合粉末；S3、将步骤S2中混合粉末放入模具中，压制成型得复合材料压胚；S4、将步骤S3的压胚进行微波烧结，制得电接触自润滑复合材料。本发明工艺简单、生产过程对环境无污染，可操作性强，成品作为电接触材料广泛应用交通运输、冶金、造船、机械、电力、航空等领域。

Description

一种银铬基电接触自润滑复合材料及其制备方法和用途
技术领域
本发明涉及一种复合材料，具体涉及一种银铬基电接触自润滑复合材料及其制备方法和用途，属于电导材料技术领域。
背景技术
电接触材料(包括银基电接触材料、铜基电接触材料)是电工合金的关键。
功能材料，用于高低压开关触头、发电机的集电环、继电器的触头等，其性能直接影响到发电装备和输变电装备的技术水平。铜基电触头普遍应用于各种低压电器，是低压电器的核心元件，广泛用于配电系统、家电、交通和控制机械设备中。
在电气、电子领域，电接触材料主要用作电触点、导电刷、集电环、换向片、整流片和接插件等，是电通断环节中重要的功能性元件。采用电接触元件的电机、电气开关、继电器、接插件等作为基础件在信息工程、家用电子电器、汽车工程等领域大量使用。这些电接触元件的性能直接影响所应用产品及整个系统的可靠性、稳定性、精度及使用寿命。同时，随着各类产品向高精度和微型化发展，对电接触元件的性能提出了更高的要求：具有优良的导电性、小而稳定的接触电阻、高的化学稳定性、耐磨性和抗电弧烧损能力。电接触元件必须在电阻率、接触电阻、密度、硬度、化学成分、抗熔焊性、抗腐蚀性、可焊性等方面可靠地满足应用的要求。Ag/Cu－MoS2－石墨是典型的电接触材料，它依靠Ag、Cu来改善材料的导电、导热能力，依靠石墨、MoS2在摩擦过程中表面形成一层固体润滑膜，来提高材料的耐磨性。虽然石墨的导电性好，但是其只是在大气中和有水分存在的情况下才具有好的摩檫学性能；MoS2虽然具有很低的摩擦系数，但是其导电性能差。银铬基含过渡族金属硒化物(MSe2，M指Ti，Nb，Ta等)电接触复合材料具有好的摩檫学性能和电导率，但材料的机械性能略差，因此添加Cr、SiC和Cr2Nb等硬相可以改善银铬基电接触材料的机械性能。
此外，没有相关报道银铬基含铬和钛硅碳的电接触复合材料，具有层状结构的钛硅碳作为固体润滑剂，铬作为强化相。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种新型银铬基电接触自润滑复合材料，适用于不同环境下的高电导率的银铬基固体自润滑复合材料。
为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
一种银铬基电接触自润滑复合材料，银的质量百分比为70％～80％，铬的质量百分比为5％～25％，钛硅碳的质量百分比为5％～25％。
一种银铬基电接触自润滑复合材料的制备方法，包括如下步骤：
S1、将银粉、铬粉、钛硅碳粉按质量百分比配比制得混合材料；
S2、将步骤S1的混合材料和不锈钢磨球按质量比配比，密封放入行星球磨混料机的不锈钢球磨罐内；将不锈钢球磨罐抽真空，充入惰性气体，球磨制得混合粉末；
S3、将步骤S2中混合粉末放入模具中，压制成型得复合材料压胚；
S4、将步骤S3的压胚进行微波烧结，制得电接触自润滑复合材料。
步骤S1中，所述银的纯度大于99.9％，粒径为1～75μm，所述铬粉的纯度大于99.9％，粒径为1～75μm，所述钛硅碳纯度大于99％，粒径小于1.5um，厚度小于200nm。
步骤S2中，所述混合材料和不锈钢磨球的质量比配比为1:10，所述惰性气体为氩气。
步骤S2中，所述球磨机转速为250r/min，正反转交替球磨，球磨时间为10h，每球磨30min，球磨机停止工作30min。
步骤S3中，所述复合材料压胚为圆柱形，直径为20mm，厚度为4mm。
步骤S4中，烧结温度600℃～700℃，充入惰性气体，升温速率为7℃～9℃/min，压力为400MPa～600Mpa、保温时间5～20min。
所述银铬基电接触自润滑复合材料应用领域包括交通运输、冶金、造船、机械、电力或航空。
本发明的有益效果在于：
本发明提供了一种新型银铬基电接触自润滑复合材料，适用于高温、低温、真空、腐蚀等环境恶劣场合，钛硅碳作为固体润滑剂改善了电接触材料的摩擦学性能，降低了摩擦系数和磨损率，铬提高了银铬基电接触材料的硬度、强度、耐磨性以及导电性能，因此本发明所述的一种新型银铬基电接触自润滑复合材料具有优异的机械性能、摩檫学性能和电学性能。本发明工艺简单、生产过程对环境无污染，可操作性强，成品作为电接触材料广泛应用交通运输、冶金、造船、机械、电力、航空等领域。
附图说明
图1为本发明实施案例3制备的银铬基电接触自润滑复合材料的电镜图片。
图2为本发明实施例1～4制备的银铬基电接触自润滑复合材料在5N负载下的摩擦系数图。
图3为本发明实施例1～4制备的银铬基电接触自润滑复合材料的电阻率图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施案例对本发明作具体的介绍。
本发明中各主要原料/设备的来源(购买厂家)/型号为：
银粉：东莞辉达金箔公司，型号为240目；
铬粉：北京泰欣隆金属材料加工厂，型号为300目；
钛硅碳：自制
行星球磨混料机：型号：QM-3SP2，南京大学仪器厂；
模具：镇江市金山石化厂；
微波烧结炉：HAMiLab-V，湖南华冶微波有限公司；
惰性气体：Ar气，江苏镇江索普集团；
压力机：镇江奥德压力机厂；
一种银铬基电接触自润滑复合材料的制备方法，包括如下步骤：
S1、将银粉、铬粉、钛硅碳粉按质量百分比配比制得混合材料；
S2、将步骤S1的混合材料和不锈钢磨球按质量比配比，密封放入行星球磨混料机的不锈钢球磨罐内；将不锈钢球磨罐抽真空，充入惰性气体，球磨制得混合粉末；
S3、将步骤S2中混合粉末放入模具中，压制成型得复合材料压胚；
S4、将步骤S3的压胚进行微波烧结，制得电接触自润滑复合材料。
步骤S1中，所述银的纯度大于99.9％，粒径为1～75μm，所述铬粉的纯度大于99.9％，粒径为1～75μm，所述钛硅碳纯度大于99％，粒径小于1.5um，厚度小于200nm。
步骤S2中，所述混合材料和不锈钢磨球的质量比配比为1:10，所述惰性气体为氩气。
步骤S2中，所述球磨机转速为250r/min，正反转交替球磨，球磨时间为10h，每球磨30min，球磨机停止工作30min。
步骤S3中，所述复合材料压胚为圆柱形，直径为20mm，厚度为4mm。
步骤S4中，烧结温度600℃～700℃，充入惰性气体，升温速率为7℃～9℃/min，压力为400MPa～600Mpa、保温时间5～20min。
按照如下步骤，根据表1中实施例1～4中的数据的原料配比进行制备：
表1
性能检测结果(根据图3可以得出)
由图1可见，银，铬，钛硅碳，3种材料边界结合良好，说明了电接触复合材料中均匀分布着润滑相钛硅碳和强化相铬。
由图2可见，实施例1-4制得的银铬基复合材料在5N负载下，其摩擦系数是稳定的。尤其是实施例2，摩擦系数最低。
由于Cr是导电性能极佳的金属，且其有较高的硬度，作为强化相提高了材料的机械性能，实施案例1～4的电阻率随着钛硅碳增多而增大，但是增大的幅度较小，原因是钛硅碳相比于银、铬这一类的导电材料，其导电性能略差，因此钛硅碳的增多使得铜铬基电接触材料电阻率变大。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施案例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种银铬基电接触自润滑复合材料，其特征在于，所述银的质量百分比为70％～80％，铬的质量百分比为5％～25％，钛硅碳的质量百分比为5％～25％。
2.权利要求1所述的一种银铬基电接触自润滑复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将银粉、铬粉、钛硅碳粉按质量百分比配比制得混合材料；
S2、将步骤S1的混合材料和不锈钢磨球按质量比配比，密封放入行星球磨混料机的不锈钢球磨罐内；将不锈钢球磨罐抽真空，充入惰性气体，球磨制得混合粉末；
S3、将步骤S2中混合粉末放入模具中，压制成型得复合材料压胚；
S4、将步骤S3的压胚进行微波烧结，制得电接触自润滑复合材料。
3.根据权利要求2所述的一种银铬基电接触自润滑复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述银的纯度大于99.9％，粒径为1～75μm，所述铬粉的纯度大于99.9％，粒径为1～75μm，所述钛硅碳纯度大于99％，粒径小于1.5um，厚度小于200nm。
4.根据权利要求2所述的一种银铬基电接触自润滑复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述混合材料和不锈钢磨球的质量比配比为1:10，所述惰性气体为氩气。
5.根据权利要求2所述的一种银铬基电接触自润滑复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述球磨机转速为250r/min，正反转交替球磨，球磨时间为10h，每球磨30min，球磨机停止工作30min。
6.根据权利要求2所述的一种银铬基电接触自润滑复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述复合材料压胚为圆柱形，直径为20mm，厚度为4mm。
7.根据权利要求2所述的一种银铬基电接触自润滑复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S4中，烧结温度600℃～700℃，充入惰性气体，升温速率为7℃～9℃/min，压力为400MPa～600Mpa、保温时间5～20min。
8.权利要求1所述的一种银铬基电接触自润滑复合材料的用途，其特征在于，所述银铬基电接触自润滑复合材料应用领域包括交通运输、冶金、造船、机械、电力或航空。
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