CN109397768A - 一种高分子导电耐磨复合板材及其制作工艺 - Google Patents

Abstract

一种高分子导电耐磨复合板材及其制作工艺，带状钢板为基体、带状铜板为中间层、高分子导电耐磨复合材料为内层，该复合板材即解决了高分子塑料不导电的问题，又避免了铜网抽丝、松动的缺陷，本发明的制作工艺使带状钢板、带状铜板、高分子耐磨材料通过自动流水线的作业方式使之成为一体式的高分子导电耐磨复合板材，该制作工艺具有效益高、速度快、制造过程无废料、烧结牢固、结构严密、导电稳定、耐磨性能强等特点，大大提高了导电复合材料的适宜性、广泛性和可靠性。为我国机械、汽车、高铁、航空器等行业提供了一种新型的高分子导电耐磨板材。

Description

一种高分子导电耐磨复合板材及其制作工艺

技术领域

本发明涉及新型复合材料技术领域，特别涉及一种高分子导电耐磨复合板材及其制作工艺。

背景技术

目前耐磨板材行业中比较先进的板材主要有：1、由钢板、铜粉、聚四氟乙烯组成，具有重量轻、无需加油自润滑的优点，但存在严重缺陷，如：耐磨层薄、耐磨时间短、耐磨性能差；2、由钢板、铜网、聚四氟乙烯组成，虽较为显著的改善了钢板、铜粉、聚四氟乙烯结构的部分缺陷，较大程度增加了耐磨层厚度，从而延长了使用寿命，但由于铜网是通过铜丝编织而成，在成品板材加工过程中铜丝受力的影响易造成抽丝、松动类缺陷，影响成品板材质量。

在具有后视窗加热除雾功能的汽车中，需通过车门铰链的衬套使后行李箱玻璃电路接通，从而达到加热除雾功能，但由于聚四氟乙烯材料为高分子材料，不具有导电的特性，导致传统衬套的内层高分子耐磨面不导电，致使汽车厂需要通过增加线束达到导电功能，不仅增加了汽车制造成本，且增加线路漏电等风险。

发明内容

为了解决现有技术的缺陷与不足，本发明提供一种高分子导电耐磨复合板材及其制作工艺，克服了现有技术存在铜网抽丝、松动和不导电的两大技术难题，使高分子导电耐磨复合板材具有烧结牢固、结构严密、导电稳定、耐磨性能强的特点，极大的提高导电复合材料的适宜性、广泛性和可靠性。

本发明采用的技术解决方案是：一种高分子导电耐磨复合板材，所述的高分子导电耐磨复合板材至下而上依次由基体层、中间层以及高分子导电内层组成，所述的基体层和中间层一体烧结，所述的中间层上设有若干通孔，所述的高分子导电内层整体包覆于中间层上。

所述的中间层表面上的通孔为等距离拉伸冲制的拉伸通孔，所述的拉伸通孔于中间层材料上形成圆台形带锥度凹陷结构。

所述的基体层和中间层的圆台形带锥度凹陷结构拉伸通孔大口径的一面叠合。

所述的基体层为带状钢板。

所述的中间层为带状铜板。

所述的中间层材料的圆台形带锥度凹陷结构的拉伸通孔小径为Φ1.5㎜，拉伸通孔大径为Φ2㎜，拉伸通孔高度为0.45㎜。

所述的高分子导电内层为电阻值＜1000Ω，具有导电特性的高分子导电耐磨复合材料，所述的高分子导电耐磨复合材料由聚四氟乙烯25%、玻纤10%、石墨60%、二硫化钼5%组成。

一种高分子导电耐磨复合板材的制作工艺，包括以下步骤：

（1）放料，开料：将带状钢板和带状铜板置于开料处，将带状钢板和带状铜板按所需尺寸进行开料，形成所需规格的带状钢板和带状铜板；

（2）冲孔：将带状铜板在纵横方向上等距离的连续自动冲孔，使带状铜板表面形成多个1.5×2×0.45mm带锥度的拉伸小孔；

（3）烧结：将已冲好拉伸小孔的带状铜板和已开好料的带状钢板同时通过限位器进入电炉，在保护气氛条件下进行高温烧结，带状钢板的一面与带状铜板通孔口径大的一面叠合，其中带状钢板在下，带状铜板在上，并通过烧结形成一体，控制温度在 900℃-- 930℃，时间为700转/分；

（4）冷却：将带状钢板和带孔的带状铜板烧结成一体后的板材通过水冷却箱进行空气自然冷却降温；

（5）注料：将烧结成一体的板材的带状铜板表面及拉伸小孔中压置入高分子导电耐磨复合材料，高分子导电耐磨复合材料包括聚四氟乙烯、玻纤、石墨和二硫化钼通过搅拌形成复合材料，各组分的用量为聚四氟乙烯25%、玻纤10%、石墨60%、二硫化钼5%；

（6）烘干：将烧结成一体的复合板材置入干燥炉内进行烘干，烘干温度300℃，烘干时间700转/分钟；

（7）初轧，将烘干后的板材置于轧机下进行初轧，使板材能基本达到所需厚度；

（8）塑化，将初轧后的板材置入电炉中在保护气氛条件下进行塑化烧结，塑化温度380℃ ，网带炉转速为700转/分钟；

（9）精轧，将塑化后的板材置于精轧机上，通过滚轮进行精轧，使板材厚度的精度控制在±0.03毫米之内，形成高分子导电耐磨复合板材；

（10）卷材，精轧后的板材在牵引电机作用下收卷成捆。

所述的步骤（3）的保护气氛为70%的氢气和30%的氮气的混合气体，压力为0.7mpa-0.8mpa。

所述的步骤（8）的保护气氛为氮气，气压保持在0.6mpa-0.8mpa。

本发明的有益效果是：本发明提供了一种高分子导电耐磨复合板材及其制作工艺，带状钢板为基体、带状铜板为中间层、高分子导电耐磨复合材料为内层，该复合板材即解决了高分子塑料不导电的问题，又避免了铜网抽丝、松动的缺陷，本发明的制作工艺使带状钢板、带状铜板、高分子耐磨材料通过自动流水线的作业方式使之成为一体式的高分子导电耐磨复合板材，该制作工艺具有效益高、速度快、制造过程无废料、烧结牢固、结构严密、导电稳定、耐磨性能强等特点，大大提高了导电复合材料的适宜性、广泛性和可靠性，为我国机械、汽车、高铁、航空器等行业提供了一种新型的高分子导电耐磨板材，且本发明上述的高分子导电耐磨复合板材的制备工艺可流水线化生产，生产效率高，质量好，可大规模应用。

附图说明

图1为本发明工艺流程图。

图2为本发明铜板拉伸孔结构示意图。

图3为本发明高分子导电耐磨复合板材结构示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明内容，用具体实施例说明如下，具体实施例不限定本发明内容范围。

一种高分子导电耐磨复合板材，所述的高分子导电耐磨复合板材至下而上依次由基体层、中间层以及导电内层组成，所述的基体层为钢板，或其他金属板材，优选为带状钢板,采用SPCC带状钢板，尺寸为0.5㎜×1000m，所述的中间层为铜板或其他金属板材，优选为带状铜板，采用QSN6.5-0.1带状铜板，QSN6.5-0.1带状铜板具有高的强度、弹性、耐磨性和抗磁性，在热态和冷态下压力加工性良好，对电火花有较高的抗燃性，可焊接和钎焊，可切削性良好，在大气、淡水中耐蚀。尺寸为6.5mm-0.1m，所述的高分子导电内层为高分子导电耐磨复合材料，所述的高分子导电耐磨复合材料由聚四氟乙烯25%、玻纤10%、石墨60%、二硫化钼5%组成。所制得板材即加强了耐磨性能又具有导电特性。所述的高分子导电耐磨复合材料为由聚四氟乙烯、玻纤、石墨和二硫化钼通过搅拌形成复合材料，所述的基体层和中间层同步组合一体烧结，其中带状钢板在下，带状铜板在上。所述的中间层表面纵横方向上设有若干等距离拉伸冲制的拉伸通孔，所述的拉伸通孔于中间层材料上形成圆台形带锥度凹陷结构，圆台形带锥度凹陷结构增加了带状铜板整体的结构强度，也使整体包覆于带状铜板内的高分子导电内层与带状铜板间不易脱离，增加了两者间的结合强度，且通过拉伸通孔注入的高分子导电内层材料更容易均匀覆盖带状铜板，所述的中间层材料的圆台形凹陷结构的拉伸通孔小径为1.5㎜，拉伸通孔大径为2㎜，拉伸通孔高度为0.45㎜。所述的基体层和中间层的圆台形带锥度凹陷结构拉伸通孔大口径的一面叠合，所述的高分子导电内层整体包覆于中间层上。

下面结合附图1对本发明高分子导电耐磨复合板材及其制作工艺做具体的详细说明，高分子导电耐磨复合板材及其制作工艺包括以下步骤：

1、放料，通过牵引电机分别将带状钢板和带状铜板进行放料，放料速度由调速电机控制，其钢板采用SPCC0.5㎜×1000m，其铜板采用QSN6.5-0.1，QSN6.5-0.1带状铜板具有高的强度、弹性、耐磨性和抗磁性，在热态和冷态下压力加工性良好，对电火花有较高的抗燃性，可焊接和钎焊，可切削性良好，在大气、淡水中耐蚀；

2、开料，将带状钢板和带状铜板按所需尺寸，通过上下圆盘刀片进行开料，形成所需的带状钢板和带状铜板；

3、冲孔，将开好所需尺寸的带状铜板置于自动冲床上，在铜板纵横方向上等距离的连续自动冲拉伸通孔，拉伸通孔为等距离拉伸冲制的拉伸通孔，所述的拉伸通孔于中间层材料上形成圆台形带锥度凹陷结构。通孔直径和通孔高度为1.5㎜×2㎜×0.45㎜即通孔小径×通孔大径×通孔高度，圆台形带锥度凹陷结构增加了带状铜板整体的结构强度，也使整体包覆于带状铜板内的高分子导电内层与带状铜板间不易脱离，增加了两者间的结合强度，且通过拉伸通孔注入的高分子导电内层材料更容易均匀覆盖带状铜板；

4、烧结，将同样宽度的带状钢板和冲孔后的带状铜板通过限位器进入网带式电炉进行高温烧结，控制温度在900 ℃--930 ℃，网带转速为700转/分钟 ，带状钢板的一面与带状铜板通孔口径大的一面叠合，其中带状钢板在下，带状铜板在上，并通过烧结形成一体，；为了防止板材氧化，烧结过程需气体保护，采用70%的氢气和30%的氮气作为混合气体，压力保持在0.7mpa-0.8mpa；

5、冷却，将所需的带状钢板和带孔的带状铜板烧结成一体后的板材从电炉尾部炉口退出，通过冷却水箱进行空气自然冷却；冷却水箱四周是水，水箱间中为空心，作为板材冷却的通道；

6、注料，将冷却后的板材置于工作台上，在带状铜板表面上及拉伸小孔中通过轧机压置入已搅拌好的高分子导电耐磨复合材料，高分子导电耐磨复合材料优选包括聚四氟乙烯、玻纤、石墨和二硫化钼，各组分的用量为聚四氟乙烯25%、玻纤10%、石墨60%、二硫化钼5%，即加强了耐磨性能又具有导电特性；

7、烘干，将注料后的板材置入干燥炉内进行烘干，烘干温度300℃ ，网带炉转速为700转/分钟；

8、初轧，将烘干后的板材置于轧机下进行初轧，使板材能基本达到所需厚度；

9、塑化，将初轧后的板材置入网带式电炉中进行塑化烧结，塑化温度380℃ ，网带炉转速为700转/分钟，炉内由氮气进行保护，气压保持在0.6mpa-0.8mpa ；

10、精轧，将塑化后的板材置于精轧机上，通过滚轮进行精轧，使板材厚度的精度控制在±0.03毫米之内，形成图3所示的高分子导电耐磨复合板材；

11、卷材，精轧后的板材在牵引电机作用下收卷成捆。

本发明制作工艺具有效益高、速度快、制造过程无废料、烧结牢固、结构严密、导电稳定、耐磨性能强等特点，大大提高了导电复合材料的适宜性、广泛性和可靠性。为我国机械、汽车、高铁、航空器等行业提供了一种结构稳定的新型的高分子导电耐磨板材，且本发明上述的高分子导电耐磨复合板材的制备工艺可适用于自动流水线化生产，生产效率高，质量好，可大规模应用。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种高分子导电耐磨复合板材，其特征在于，所述的高分子导电耐磨复合板材至下而上依次由基体层、中间层以及高分子导电内层组成，所述的基体层和中间层一体烧结，所述的中间层上设有若干通孔，所述的高分子导电内层整体包覆于中间层上。

2.根据权利要求1所述的一种高分子导电耐磨复合板材，其特征在于，所述的中间层表面上的通孔为等距离拉伸冲制的拉伸通孔，所述的拉伸通孔于中间层材料上形成圆台形带锥度凹陷结构, 所述的基体层与中间层的圆台形带锥度凹陷结构拉伸通孔大口径的一面通过烧结工艺形成一体。

3.根据权利要求1所述的一种高分子导电耐磨复合板材，其特征在于，所述的基体层为钢板。

4.根据权利要求1所述的一种高分子导电耐磨复合板材，其特征在于，所述的中间层为铜板。

5.根据权利要求2所述的一种高分子导电耐磨复合板材，其特征在于，所述的中间层材料的圆台形带锥度凹陷结构的拉伸通孔小径为Φ1.5㎜，拉伸通孔大径为Φ2㎜，拉伸通孔高度为0.45㎜。

6.根据权利要求1所述的一种高分子导电耐磨复合板材，其特征在于，所述的高分子导电内层为电阻值＜1000Ω，具有导电特性的高分子导电耐磨复合材料，所述的高分子导电耐磨复合材料由聚四氟乙烯25%、玻纤10%、石墨60%、二硫化钼5%组成。

7.一种高分子导电耐磨复合板材的制作工艺，其特征在于，包括以下步骤：

（1）放料，开料：将钢板和铜板置于开料处，将钢板和铜板按所需尺寸进行开料，形成所需规格的钢板和铜板；

（2）冲孔：将铜板在纵横方向上等距离的连续自动冲孔，使铜板表面形成多个1.5×2×0.45mm带锥度的拉伸小孔；

（3）烧结：将已冲好拉伸小孔的铜板和已开好料的钢板同时通过限位器进入电炉，在保护气氛条件下进行高温烧结，钢板的一面与铜板通孔口径大的一面叠合，其中带状钢板在下，带状铜板在上，并通过烧结形成一体，控制温度在 900℃-- 930℃，时间为700转/分，保护气氛为70%的氢气和30%的氮气的混合气体，压力为0.7mpa-0.8mpa；

（4）冷却：将钢板和带孔的铜板烧结成一体后的板材通过水冷却箱进行空气自然冷却降温；

（5）注料：将烧结成一体的板材的铜板表面及拉伸小孔中压置入高分子导电耐磨复合材料；

（6）烘干：将烧结成一体的复合板材置入干燥炉内进行烘干，烘干温度300℃，烘干时间700转/分钟；

（7）初轧，将烘干后的板材置于轧机下进行初轧，使板材能基本达到所需厚度；

（8）塑化，将初轧后的板材置入电炉中在保护气氛条件下进行塑化烧结，塑化温度380℃ ，网带炉转速为700转/分钟；

（9）精轧，将塑化后的板材置于精轧机上，通过滚轮进行精轧，使板材厚度的精度控制在±0.03毫米之内，形成高分子导电耐磨复合板材；

（10）卷材，精轧后的板材在牵引电机作用下收卷成捆，制板过程完毕。