CN106636725A - 一种铜石墨烯基电接触材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种铜石墨烯基电接触材料及其制备方法，制备步骤如下：(1)配料：按重量百分比配比称取铜粉、石墨烯、二硒化铌粉；(2)混料：将步骤(1)配好的料在球磨机中混合均匀；(3)无压烧结：将球磨好的料放入模具中，压制成型，压力：400MPa～600Mpa，烧结温度750℃～900℃，通氩气，升温速率为9℃～11℃/min，保温85～130min。本发明提供了一种适用于不同气氛条件下的高性能固体自润滑材料，本发明制备的铜石墨烯基电接触材料具有优异的物理和机械性能，其具有强度高，摩擦系数低，抗磨磨损性能好等优点。

Description

一种铜石墨烯基电接触材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及粉末冶金技术领域，尤其涉及一种铜石墨烯基电接触材料及其制备方法。
背景技术
在现代工业生产中，机械设备中零件摩擦工作过程中，由于在各类不同条件下，摩擦零部件很少具有自润滑功能，摩擦磨损时造成材料损耗的重要原因之一，通过使用润滑材料，减少摩擦与磨损，以尽可能地减少无用的能量消耗，延长摩擦件的使用寿命，降低使用成本，节省能源等，是摩擦学者、润滑工程师、设计者和工程师通过润滑以达到减摩抗磨的理论与实例研究一直没有停止过的。固体润滑材料使用范围宽、高负荷、超高真空、强氧化或还原、强辐射等苛刻环境条件中使用，显著降低摩擦件的摩擦因数，减少或避零部件在运动时因接触摩擦发生的磨损，延长其使用寿命。因此在机械部件减摩抗磨设计中，固体润滑材料具有与零部件材料本身同等重要的地位，这种铜石墨烯基电接触材料广泛用于电机或发电机中集电环和电刷等。
含有固体润滑剂(二硒化铌)的铜石墨烯基电接触材料兼具基体铜和固体润滑剂的特性，而能够被广泛的应用于工业领域。NbSe2是一种层状的化合物材料，属于六方晶体结构，共价键、金属键、离子键共存，这种各层间的弱键结合类似于层状石墨，具有自润滑作用，耐高温，强度大，稳定性好，能在大负荷、真空等苛刻工况条件下使用。基于上述特点，本发明提供的铜石墨烯基电接触材料具有良好的耐磨损性能及环境适应性。
发明内容
本发明旨在提供一种铜石墨烯基电接触材料及其制备方法，以提高复合材料的机械性能，耐磨损性能及环境适应性。
本发明采用如下技术方案：
一种铜石墨烯基电接触材料，所述铜石墨烯基电接触材料是由以下的重量百分比的原料组成：铜粉为75％～85％、石墨烯为0.5％～6％、二硒化铌为14.5％～19％。
优选：铜粉重量百分比为80％、石墨烯重量百分比为1％、二硒化铌重量百分比为19％。
优选：铜粉重量百分比为80％、石墨烯重量百分比为2％、二硒化铌重量百分比为18％。
铜粉、石墨烯、二硒化铌粉纯度均大于99％，粒度小于0.076mm。
一种铜石墨烯基电接触材料的制备方法，步骤如下：
(1)配料：按重量百分比配比称取铜粉、石墨烯、二硒化铌粉；
(2)混料：将步骤(1)配好的料在球磨机中混合均匀；
(3)无压烧结：将球磨好的料放入模具中，压制成型，压力：400MPa～600Mpa，烧结温度750℃～900℃，通氩气，升温速率为9℃～11℃/min，保温85～130min。
步骤(3)中，烧结温度为850℃，升温速率为10℃/min，压力为500Mpa，保温时间为120min。
本发明的积极效果如下：
本发明提供了一种适用于不同气氛条件下的高性能固体自润滑材料，本发明制备的铜石墨烯基电接触材料具有优异的物理和机械性能，其具有强度高，摩擦系数低，抗磨磨损性能好等优点。本发明工艺简单、可操作性强，成本相对较低，在机械制造及航空航天等工业领域具有广泛用途。
附图说明
图1为实施例2制备的铜石墨烯基自润滑复合材料放大500倍的金相照片。
图2为实施例1、2、3的室温摩擦系数图。
具体实施方式
下面的实施例是对本发明的进一步详细描述。
实施例1:
制备一种铜石墨烯基电接触材料，按化学成分按质量百分比为铜粉为80％、石墨烯为1％、二硒化铌为19％。其制作步骤如下：
(1)称料：按化学成分按质量百分比为Cu：80％、石墨烯：1％、二硒化铌为19％进行称料。
(2)混料：将配好的原料组分一起加入球磨机中进行混料，球磨机转速250r/min，混合时间12h。
(3)无压烧结：将步骤(1)混均匀的原料加入到模具中，压力：500MPa烧结温度850℃，通氩气，升温速率为10℃/min,保温120min，即可得到成品。
实施例2：
制备一种铜石墨烯基电接触材料，按化学成分按质量百分比为Cu：80％、石墨烯：2％、二硒化铌为18％。其制备步骤同实施例1。
实施例3：
制备一种铜石墨烯基电接触材料，按化学成分按质量百分比为Cu：80％、石墨烯：3％、二硒化铌为17％。其制备步骤同实施例1。
本实施例的自润滑符合材料的密度为7.20g/cm3，显微硬度为106HV。
上述实施例1、2、3自润滑复合材料进行力学性能、摩擦学性能测试，其结果如表1所示：
表1实施例1、2、3自润滑复合材料的性能
序号 硬度(HV) 密度(g/cm3) 摩擦率(10-5mm3/N.m)
实施例1 103 7.03 11.56
实施例2 106 7.20 7.57
实施例3 100 7.13 15.54
摩擦学性能是在CETR RMT-2Multi-Specimen Test System摩擦试验机上进行的，实验参数为载荷500g、转速200r/min，时间30min，温度为室温。
本发明所述的添加石墨烯、二硒化铌，铜石墨烯基电接触材料在常温下具有优异的力学性能，摩擦系数较小，磨损率较小，在常温下具有优良耐磨性能的同时实现了自润滑；图1的金相照片显示了其微观组织结构，如图2可以看出实施例1、2、3的摩擦系数均较低。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种铜石墨烯基电接触材料，其特征在于，所述铜石墨烯基电接触材料是由以下的重量百分比的原料组成：铜粉为75％～85％、石墨烯为0.5％～6％、二硒化铌为14.5％～19％。
2.如权利要求1所述的一种铜石墨烯基电接触材料，其特征在于，铜粉重量百分比为80％、石墨烯重量百分比为1％、二硒化铌重量百分比为19％。
3.如权利要求1所述的一种铜石墨烯基电接触材料，其特征在于，铜粉重量百分比为80％、石墨烯重量百分比为2％、二硒化铌重量百分比为18％。
4.如权利要求1所述的一种铜石墨烯基电接触材料，其特征在于，铜粉、石墨烯、二硒化铌粉纯度均大于99％，粒度小于0.076mm。
5.一种如权利要求1～4任意一项所述的铜石墨烯基电接触材料的制备方法，其特征在于，步骤如下：
(1)配料：按重量百分比配比称取铜粉、石墨烯、二硒化铌粉；
(2)混料：将步骤(1)配好的料在球磨机中混合均匀；
(3)无压烧结：步骤(2)将球磨好的料放入模具中，压制成型，压力：400MPa～600Mpa，烧结温度750℃～900℃，通氩气，升温速率为9℃～11℃/min，保温85～130min。
6.如权利要求5所述的铜石墨烯基电接触材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，烧结温度为850℃，升温速率为10℃/min，压力为500Mpa，保温时间为120min。
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