CN109280792B - 具有低摩擦系数BN/Cu复合材料的制备方法 - Google Patents

具有低摩擦系数BN/Cu复合材料的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109280792B
CN109280792B CN201811081649.5A CN201811081649A CN109280792B CN 109280792 B CN109280792 B CN 109280792B CN 201811081649 A CN201811081649 A CN 201811081649A CN 109280792 B CN109280792 B CN 109280792B
Authority
CN
China
Prior art keywords
composite material
pressing
powder
cold
boron nitride
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201811081649.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109280792A (zh
Inventor
邹军涛
雷艺
石浩
陈玉莹
梁淑华
姜伊辉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
YIZHENG CHANGDA POWDER METALLURGY PRODUCTS CO.,LTD.
Original Assignee
Xian University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xian University of Technology filed Critical Xian University of Technology
Priority to CN201811081649.5A priority Critical patent/CN109280792B/zh
Publication of CN109280792A publication Critical patent/CN109280792A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109280792B publication Critical patent/CN109280792B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/04—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C1/05—Mixtures of metal powder with non-metallic powder
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C9/00—Alloys based on copper
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
    • B22F2998/10—Processes characterised by the sequence of their steps

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

本发明公开的具有低摩擦系数BN/Cu复合材料的制备方法，具体包括以下步骤：步骤1，将铜粉和氮化硼粉末按照一定的比例机械混粉后，得到混合粉末；步骤2，将步骤1的混合粉末冷压成坯；步骤3，对冷压形成的坯进行热压烧结，随后随炉降温冷却，得到BN/Cu复合材料。改善了BN/Cu复合材料的摩擦磨损性能，利用氮化硼代替纯铜通过热压烧结法所制备出的BN/Cu复合材料的组织分布均匀，其摩擦系数相比纯铜减小了40％～47％，且该复合材料的硬度高。本发明所制备的数BN/Cu复合材料摩擦系数降低，合金的磨损率相对较小，耐磨性好，可以应用在摩擦减磨材料、电接触材料和机械零件材料等领域。

Description

具有低摩擦系数BN/Cu复合材料的制备方法
技术领域
本发明属于金属材料制备方法技术领域，涉及一种具有低摩擦系数BN/Cu复合材料的制备方法。
背景技术
铜基复合材料是典型的面心结构金属，具有良好的塑性变形能力和优良的导电及导热性能，在铜基体上加入颗粒、晶须、纤维等高强度材料，既能保持铜的导电导热性，又可以改善铜的硬度、耐磨性和高温抗蠕变性能，满足电子、电器及导电相关的其他工业领域的需要。随着铜基复合材料应用的越来越广泛，对其性能的要求越来越高，其具有高导电、高强度和高耐磨性能铜基复合材料以不能满足现有的需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有低摩擦系数BN/Cu复合材料的制备方法，所制得BN/Cu复合材料硬度高，摩擦系数降低，耐磨性好。
本发明所采用的技术方案是：具有低摩擦系数BN/Cu复合材料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
步骤1，将铜粉和氮化硼粉末按照一定的比例机械混粉后，得到混合粉末；
步骤2，将步骤1的混合粉末冷压成坯；
步骤3，对冷压形成的坯进行热压烧结，随后随炉降温冷却，得到BN/Cu复合材料。
本发明的特点还在于，
步骤1中将氮化硼粉末和铜粉按照一定比例装入混料机中，其中，氮化硼粉末占BN/Cu复合材料总质量的0.5-2％，然后按铜粉和氮化硼粉总质量的1:1加入不锈钢磨球，并向混料机中添加粉末总质量1％的无水乙醇作为粘合剂，以120r/min的转速混粉4h，得到混合粉末。
步骤2中将混合粉末采用冷压模具冷压成坯，在冷压过程中压强为300MPa，保压时间为30s。
步骤3具体包括以下步骤：
步骤3.1、热压烧结；将对冷压形成的坯先放入石墨坩埚中，随后一起放入气氛保护热压炉中，以20℃/min由室温升温至900℃，保温30min；随后以10℃/min加热至1000-1060℃，保温30-60min，并加压7-28MPa；
步骤3.2、降温冷却；随炉降温冷却至室温，得到BN/Cu复合材料。
步骤3.1中热压烧结过程中在氢气保护气氛下进行烧结。
步骤3.2中降温冷却在氮气气氛保护下降温。
本发明的有益效果是：本发明的具有低摩擦系数BN/Cu复合材料的制备方法，改善了BN/Cu复合材料的摩擦磨损性能，利用氮化硼代替纯铜通过热压烧结法所制备出的BN/Cu复合材料的组织分布均匀，其摩擦系数相比纯铜减小了40％～47％，且该复合材料的硬度高。本发明所制备的数BN/Cu复合材料摩擦系数降低，合金的磨损率相对较小，耐磨性好，可以应用在摩擦减磨材料、电接触材料和机械零件材料等领域。
附图说明
图1是本发明实施例1制备的BN/Cu复合材料组织形貌图；
图2是本发明实施例1-4所制备的BN/Cu复合材料的摩擦系数图；
图3是本发明实施例2所制备的BN/Cu复合材料与采用热压烧结方法制备纯铜的摩擦磨损系数随时间变化的对比图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明提供了一种具有低摩擦系数BN/Cu复合材料的制备方法，具体包括以下步骤：
步骤1，将铜粉和氮化硼粉末按照一定的比例机械混粉后，得到混合粉末；
步骤2，将步骤1的混合粉末冷压成坯；
步骤3，对冷压形成的坯进行热压烧结，随后随炉降温冷却，得到BN/Cu复合材料。
其中，步骤1中将氮化硼粉末和铜粉按照一定比例装入混料机中，其中，氮化硼粉末占BN/Cu复合材料总质量的0.5-2％，然后按铜粉和氮化硼粉总质量的1:1加入不锈钢磨球，并向混料机中添加粉末总质量1％的无水乙醇作为粘合剂，以120r/min的转速混粉4h，得到混合粉末。
步骤2中将混合粉末采用冷压模具冷压成坯，在冷压过程中压强为300MPa，保压时间为30s。
步骤3具体包括以下步骤：
步骤3.1、热压烧结；将对冷压形成的坯先放入石墨坩埚中，随后一起放入气氛保护热压炉中，以20℃/min由室温升温至900℃，保温30min；随后以10℃/min加热至1000-1060℃，保温30-60min，并加压7-28MPa；
步骤3.2、降温冷却；随炉降温冷却至室温，得到BN/Cu复合材料。
步骤3.1中热压烧结过程中在氢气保护气氛下进行烧结。
步骤3.2中降温冷却在氮气气氛保护下降温。
氮化硼粉末的尺寸为100nm。
实施例1
称取纳米级氮化硼粉末1.5wt.％、余量为铜粉(40-60μm)，装入混料机中，然后按铜粉和氮化硼粉总质量的1:1加入不锈钢磨球，并向混料机中添加粉末总质量1％的无水乙醇作为粘合剂，以120r/min的转速混粉4h得混合粉末；将混合粉末采用冷压模具冷压成坯，在冷压过程中压强为300MPa，保压时间为30s冷压成坯；将冷压形成的坯放入Φ21石墨坩埚中，随后一起放入气氛保护热压炉中，以20℃/min由室温升温至900℃，保温30min，随后以10℃/min加热至1040℃，保温50min，并加压21MPa，最后随炉冷却至室温，制得BN/Cu复合材料，其中，烧结过程中在氢气保护气氛下进行烧结，降温在氮气气氛保护下降温。所得BN/Cu复合材料的电导率是84.34％IACS，硬度58.4HB，致密度是97.61％，摩擦系数的均值是0.54。所制得的BN/Cu复合材料的组织形貌如图1所示。
实施例2
称取纳米级氮化硼粉末0.5wt.％、余量为铜粉(40-60μm)，装入混料机中，然后按铜粉和氮化硼粉总质量的1:1加入不锈钢磨球，并向混料机中添加粉末总质量1％的无水乙醇作为粘合剂，以120r/min的转速混粉4h得混合粉末；将混合粉末采用冷压模具冷压成坯，在冷压过程中压强为300MPa，保压时间为30s冷压成坯；将冷压形成的坯放入Φ35石墨坩埚中，随后一起放入气氛保护热压炉中，以20℃/min由室温升温至900℃，保温30min，随后以10℃/min加热至1000℃，保温30min，并加压7MPa，最后随炉冷却至室温，制得BN/Cu复合材料，其中，烧结过程中在氢气保护气氛下进行烧结，降温在氮气气氛保护下降温。所得BN/Cu复合材料的电导率是94.78％IACS，硬度56.8HB，致密度是98.99％，摩擦系数的均值是0.486。
实施例3
称取纳米级氮化硼粉末1.0wt.％、余量为铜粉(40-60μm)，装入混料机中，然后按铜粉和氮化硼粉总质量的1:1加入不锈钢磨球，并向混料机中添加粉末总质量1％的无水乙醇作为粘合剂，以120r/min的转速混粉4h得混合粉末；将混合粉末采用冷压模具冷压成坯，在冷压过程中压强为300MPa，保压时间为30s冷压成坯；将冷压形成的坯放入Φ21石墨坩埚中，随后一起放入气氛保护热压炉中，以20℃/min由室温升温至900℃，保温30min，随后以10℃/min加热至1020℃，保温40min，并加压14MPa，最后随炉冷却至室温，得BN/Cu复合材料，其中，烧结过程中在氢气保护气氛下进行烧结，降温在氮气气氛保护下降温。所得BN/Cu复合材料的电导率是89.04％IACS，硬度62.4HB，致密度是98.36％，摩擦系数的均值是0.467。
实施例4
称取纳米级氮化硼粉末2.0wt.％、余量为铜粉(40-60μm)，装入混料机中，后按铜粉和氮化硼粉总质量的1:1加入不锈钢磨球，并向混料机中添加粉末总质量1％的无水乙醇作为粘合剂，以120r/min的转速混粉4h得混合粉末；将混合粉末采用冷压模具冷压成坯，在冷压过程中压强为300MPa，保压时间为30s冷压成坯；将冷压形成的坯放入Φ21石墨坩埚中，随后一起放入气氛保护热压炉中，以20℃/min由室温升温至900℃，保温30min，随后以10℃/min加热至1060℃，保温60min，并加压28MPa，最后随炉冷却至室温，制得BN/Cu复合材料，其中，烧结过程中在氢气保护气氛下进行烧结，降温在氮气气氛保护下降温。所得BN/Cu复合材料的电导率是80.21％IACS，硬度61.8HB，致密度是96.86％，摩擦系数的均值是0.477。
本发明实施例1-4所制备的BN/Cu复合材料的摩擦系数如图2所示。
对比例
如图3所示，将采用热压烧结方法制备纯铜与实施例3制备的BN/Cu复合材料在500g载荷作用下进行滑动干摩檫试验，常温摩擦磨损系数随时间的变化，由图中可知，BN/Cu复合材料常温摩擦磨损系数远小于同种制备方法的纯铜的摩擦系数，其摩擦系数相比纯铜减小了40％～47％。
本发明制备的BN/Cu复合材料由于氮化硼能耐热至2000℃，有良好的电绝缘性能和导热及耐化学性能，它与石墨几乎具有相同的晶体结构，都有良好的润滑性能，但在高温空气中(399℃以上)，石墨已不能胜任，而氮化硼却依然能作为一种优良的润滑剂而被使用着，所以添加BN的铜基复合材料也具有良好的耐磨性。
通过上述方式，本发明具有低摩擦系数BN/Cu复合材料的制备方法，改善了BN/Cu复合材料的摩擦磨损性能，利用氮化硼代替纯铜通过热压烧结法所制备出的BN/Cu复合材料的组织分布均匀，其摩擦系数相比纯铜减小了40％～47％，电导率不低于80％IACS，在不显著牺牲电导率的前提下，复合材料的硬度有所提高，本发明所制备的化硼铜基复合材料摩擦系数降低，合金的磨损率相对较小，可以应用在摩擦减磨材料、电接触材料和机械零件材料等领域。

Claims (3)

1.具有低摩擦系数BN/Cu复合材料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
步骤1，将铜粉和氮化硼粉末按照一定的比例机械混粉后，得到混合粉末；
步骤2，将步骤1的混合粉末冷压成坯；
步骤3，对冷压形成的坯进行热压烧结，随后随炉降温冷却，得到BN/Cu复合材料；
所述步骤1中将氮化硼粉末和铜粉按照一定比例装入混料机中，其中，氮化硼粉末占BN/Cu复合材料总质量的0.5-2％，然后按铜粉和氮化硼粉总质量的1:1加入不锈钢磨球，并向混料机中添加粉末总质量1％的无水乙醇作为粘合剂，以120r/min的转速混粉4h，得到混合粉末；
所述步骤2中将混合粉末采用冷压模具冷压成坯，在冷压过程中压强为300MPa，保压时间为30s；
所述步骤3具体包括以下步骤：
步骤3.1、热压烧结；将对冷压形成的坯先放入石墨坩埚中，随后一起放入气氛保护热压炉中，以20℃/min由室温升温至900℃，保温30min；随后以10℃/min加热至1000-1060℃，保温30-60min，并加压7-28MPa；
步骤3.2、降温冷却；随炉降温冷却至室温，得到BN/Cu复合材料。
2.如权利要求1所述的具有低摩擦系数BN/Cu复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤3.1中热压烧结过程中在氢气保护气氛下进行烧结。
3.如权利要求1所述的具有低摩擦系数BN/Cu复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤3.2中降温冷却在氮气气氛保护下降温。
CN201811081649.5A 2018-09-17 2018-09-17 具有低摩擦系数BN/Cu复合材料的制备方法 Active CN109280792B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811081649.5A CN109280792B (zh) 2018-09-17 2018-09-17 具有低摩擦系数BN/Cu复合材料的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811081649.5A CN109280792B (zh) 2018-09-17 2018-09-17 具有低摩擦系数BN/Cu复合材料的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109280792A CN109280792A (zh) 2019-01-29
CN109280792B true CN109280792B (zh) 2020-08-18

Family

ID=65180875

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811081649.5A Active CN109280792B (zh) 2018-09-17 2018-09-17 具有低摩擦系数BN/Cu复合材料的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109280792B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111560533B (zh) * 2020-05-23 2021-05-04 湖南大学 一种高导热氮化硼/铜复合材料及其制备方法
CN111889674A (zh) * 2020-08-13 2020-11-06 山东威尔斯通钨业有限公司 一种钨铜与铜结合件一次烧结成型的制备方法
CN113134615B (zh) * 2021-03-17 2023-06-16 圣航粉末冶金河北有限公司 一种用等离子旋转电极雾化制粉制备减摩耐磨BN/CuSn10粉末方法
CN113151706A (zh) * 2021-03-17 2021-07-23 西安理工大学 一种低摩擦系数WB2/CuSn10复合材料的制备方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108220666A (zh) * 2018-01-12 2018-06-29 广西大学 一种更耐磨的新型铜基自润滑复合材料

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108220666A (zh) * 2018-01-12 2018-06-29 广西大学 一种更耐磨的新型铜基自润滑复合材料

Also Published As

Publication number Publication date
CN109280792A (zh) 2019-01-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109280792B (zh) 具有低摩擦系数BN/Cu复合材料的制备方法
CN107747070B (zh) 一种高温耐磨复合材料及其制备方法
CN109182870B (zh) 一种具有低摩擦系数CuW合金的制备方法
CN109622949B (zh) 一种石墨烯微片及三氧化铝混杂增强铝基复合材料及其制备方法
CN108559866A (zh) 一种高强度高导电率Cu-Ti合金及其制备方法
CN108823444B (zh) 一种铜碳复合材料短流程制备方法
CN111022533A (zh) 高速列车用粉末冶金闸片摩擦材料及其制备方法
CN112176216A (zh) 铜基粉末冶金摩擦材料及其制备方法
CN110629097A (zh) 一种新型钛铝基自润滑材料及其制备方法
CN102506107B (zh) 一种传递大功率湿式摩擦离合片材料及制备工艺
CN112342427A (zh) 一种钼铝硼陶瓷颗粒增强铜基复合材料及其制备方法、受电弓滑板
CN113444915A (zh) 一种低成本铜基粉末冶金摩擦材料及其制备方法
CN110981489B (zh) 一种TiNx-Ti3SiC2复合材料及其制备方法
CN110453101B (zh) 夹金属铜鳞片石墨增强铜基复合材料及其制备方法和应用
CN116716508A (zh) 一种TiB2/TiC陶瓷增强铝合金基体复合材料活塞及其制备方法
CN109930024B (zh) 一种高强韧铜钛合金及其制备方法
CN116219217A (zh) 石墨烯铜基复合材料及其制备方法和刹车片
CN112063880A (zh) 一种单轨车用铜基粉末冶金受电弓滑板材料及其制备方法
CN114574788B (zh) 一种高速钢及其制备方法和应用
CN101880814B (zh) 一种耐磨导电导热材料及其制备方法
CN111304491B (zh) 一种可在室温～500℃使用的铜基自润滑复合材料及其制备方法、应用
CN109055803B (zh) 一种高强抗磨铜基复合材料
CN112111664B (zh) 一种两步烧结法制备化学改性的钛基复合材料及其制备方法
CN109930021B (zh) 一种铜基二氧化硅复合材料及其制备方法
CN113151706A (zh) 一种低摩擦系数WB2/CuSn10复合材料的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20211122

Address after: 211400 No. 20, West Sida Road, Maji Town Industrial Concentration Zone, Yizheng City, Yangzhou City, Jiangsu Province

Patentee after: YIZHENG CHANGDA POWDER METALLURGY PRODUCTS CO.,LTD.

Address before: 710048 No. 5 Jinhua South Road, Shaanxi, Xi'an

Patentee before: XI'AN University OF TECHNOLOGY

TR01 Transfer of patent right