CN109487115A - 一种以蔗糖为粘结剂的铜-碳复合材料制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明系一种以蔗糖为粘结剂的铜‑碳复合材料制备方法，具体包括如下几个步骤：(1)配料、混料。将200目的铜粉与200目85％的隐晶质石墨以9：1的比例在研钵中均匀混合。将蔗糖与水以2：1的比例在磁力搅拌器中70℃下混合均匀制成粘性剂。将粘性剂和混合粉体按4wt％、8wt％及12wt％的比例混合，充分研磨至均匀混合(3)成型。对混合料进行模压成型，具体如下：取出6g样品，将样品均匀倒入模具中，用粉末压片机在5MPa下模压成型，并保压45s(4)将样品在电热恒温鼓风干燥箱中100℃下烘干4h(5)将(4)中烘干好的不同比例的样品每种比例分成三份，在马弗炉中以5℃/min的升温速率分别升温到700℃、850℃及1000℃，并保温3h，最后自然冷却，获得最终样品。用该种粘结剂制备出的铜‑碳复合材料具有环保、成本低，且具有一定的抗折强度等优点。

Description

一种以蔗糖为粘结剂的铜-碳复合材料制备方法
技术领域
本发明提供一种以蔗糖为粘结剂的铜-碳复合材料制备方法，属于铜基复合材料技术领域。
背景技术
传统的金属基复合材料大多以具有高强度和高的弹性模量的陶瓷纤维或粒子作为复合材料的增强相。拥有较好导电性能的碳纤维和石墨颗粒相比于陶瓷增强相，可作为铜基复合材料的增强相，以其优良的性能获得了更广泛的应用。其中，铜-碳复合材料不仅具有摩擦噪声低、摩擦因数小、接触电阻小而稳定和导电率高等优点，还具有良好的自润滑性、抗烧蚀，耐化学腐蚀性能，常用作电接触材料、自润滑材料，摩擦、密封材料和机械零件材料、受电弓滑板和电刷等。以往制备铜-碳复合材料时往往用酚醛树脂为粘结剂，而酚醛树脂作为粘结剂，其本身具有毒性且不环保。研究者发现蔗糖作为粘结剂制备含碳的复合材料也可使其具有使用价值。张之介等以天然锆英石、中低品位铝矾土和SiC粉为主要原料，先采用碳热还原氮化法将天然锆英石和中低品位铝矾土合成ZrN-SiAlON复相粉体，再以蔗糖为环保型结合剂，采用免烧法制备ZrN-SiAlON-SiC复相耐火材料，并重点研究了蔗糖含量对其性能的影响，研究表明，当蔗糖外加量为12％(w)时，经过150℃烘干后的ZrN-SiAlON-SiC复相耐火材料的显气孔率最小(17.6％)，体积密度最大(2.48g·cm-3)，抗折强度最大(22.2MPa)；经1500℃热处理后，蔗糖结构被破坏，粘结性降低，导致耐火材料显气孔率变大，体积密度减小，抗折强度降低。
粘结剂主要是将两种材料或两个部分通过不同的界面，靠化学力、物理力或两种兼有之力粘合在一起，达到具有使用目的。它的作用及其广泛是现代工业和日常生活中都不可或缺的。具体表现在结构联接、装配加固、减震抗震、减重增速、装饰装修、防水防腐、应急修复等方面。在建筑中起到轻质、节能、密封、防漏、保暖、减毒、防污、耐久的作用。而采用蔗糖作为粘结剂制备铜-碳复合材料，既环保无毒害，还可获得较未添加粘结剂的铜-碳复合材料更好的性能，因此成为一种较好的粘结剂来制备铜-碳复合材料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种以蔗糖为粘结剂的铜-碳复合材料制备方法，具体是一种成本低、清洁环保的蔗糖水溶液为粘结剂的，通过粉末冶金来获得铜-碳复合材料的制备方法。
其中制备铜-碳复合材料所用的原料为200目，85％的隐晶质石墨。
其中制备铜-碳复合材料所用的粘结剂是在70℃下，蔗糖：蒸馏水为2：1的蔗糖液体。
本发明一种利用蔗糖为粘结剂制备铜-碳复合材料的方法，其优点及功效在于该材料成本低、抗折强度较高，粘结剂清洁环保。
附图说明
图1不同蔗糖添加比例及烧结温度铜-碳复合材料的力学性能
图2不同烧结温度下铜-碳复合材料断面SEM照片((a)850℃(b)1000℃，粘结剂蔗糖添加量均为12wt％)
图3添加与未添加粘结剂的铜-碳复合材料断面SEM照片((a)添加8wt％蔗糖为粘结剂(b)未添加粘结剂，烧结温度均为1000℃)
具体实施方式
下面结合实例对本发明的特点做进一步描述，但并非仅仅局限于下述实施例。
实施例一：
首先将将200目的铜粉与200目85％的隐晶质石墨以9：1的比例在研钵中研磨，使其均匀混合。将将蔗糖与水以2：1的比例在磁力搅拌器中70℃下混合成具有一定粘性的粘结剂，再将其加入到在研钵中混合均匀的粉体中，比例分别为混合粉体质量的4wt％、8wt％及12wt％，充分研磨直至粘结剂与粉体均匀混合，另设一组未添加粘结剂的样品作为对比，将铜-碳复合材料混合粉体进行模压成型，具体如下：取出6g样品，将样品均匀倒入模具中，用粉末压片机在5MPa下模压成型，并保压45s，得到样品条。将样品在电热恒温鼓风干燥箱中100℃下烘干4h，目的是为了将水分烘干，使其在后续烧结可以具有更高强度。将烘干后的不同比例的样品，在马弗炉中以5℃/min的升温速率分别升温到700℃，并保温3h，最后自然冷却，获得最终样品。
对这种以蔗糖为粘结剂制备的铜-碳复合材料进行性能测试：材料的抗折强度4wt％为7.44MPa，8wt％为15.50MPa，12wt％为21.42MPa，未添加粘结剂的为4.26MPa。
实施例二：
首先将将200目的铜粉与200目85％的隐晶质石墨以9：1的比例在研钵中研磨，使其均匀混合。将将蔗糖与水以2：1的比例在磁力搅拌器中70℃下混合成具有一定粘性的粘结剂，再将其加入到在研钵中混合均匀的粉体中，比例分别为混合粉体质量的4wt％、8wt％及12wt％，充分研磨直至粘结剂与粉体均匀混合，另设一组未添加粘结剂的样品作为对比，将铜-碳复合材料混合粉体进行模压成型，具体如下：取出6g样品，将样品均匀倒入模具中，用粉末压片机在5MPa下模压成型，并保压45s，得到样品条。将样品在电热恒温鼓风干燥箱中100℃下烘干4h，目的是为了将水分烘干，使其在后续烧结可以具有更高强度。将烘干后的不同比例的样品，在马弗炉中以5℃/min的升温速率分别升温到850℃，并保温3h，最后自然冷却，获得最终样品。
对这种以蔗糖为粘结剂制备的铜-碳复合材料进行性能测试：材料的抗折强度4wt％为11.92MPa，8wt％为13.30MPa，12wt％为22.10MPa，未添加粘结剂的为10.16MPa。
实施例三：
首先将将200目的铜粉与200目85％的隐晶质石墨以9：1的比例在研钵中研磨，使其均匀混合。将将蔗糖与水以2：1的比例在磁力搅拌器中70℃下混合成具有一定粘性的粘结剂，再将其加入到在研钵中混合均匀的粉体中，比例分别为混合粉体质量的4wt％、8wt％及12wt％，充分研磨直至粘结剂与粉体均匀混合，另设一组未添加粘结剂的样品作为对比，将铜-碳复合材料混合粉体进行模压成型，具体如下：取出6g样品，将样品均匀倒入模具中，用粉末压片机在5MPa下模压成型，并保压45s，得到样品条。将样品在电热恒温鼓风干燥箱中100℃下烘干4h，目的是为了将水分烘干，使其在后续烧结可以具有更高强度。将烘干后的不同比例的样品，在马弗炉中以5℃/min的升温速率分别升温到1000℃，并保温3h，最后自然冷却，获得最终样品。
对这种以蔗糖为粘结剂制备的铜-碳复合材料进行性能测试：材料的抗折强度4wt％为16.00MPa，8wt％为27.04MPa，12wt％为26.54MPa，未添加粘结剂的为21.68MPa。

Claims (3)

1.一种以蔗糖为粘结剂的铜-碳复合材料制备方法，其特征在于：该方法包括如下几个步骤：
(1)原料的预处理
首先，将200目的铜粉与200目85％的隐晶质石墨以9:1的比例在研钵中均匀混合。
(2)粘结剂及混合粉体制备
将蔗糖与水以2:1的比例在磁力搅拌器中70℃下混合成具有一定粘性的粘结剂，再将其加入到处理后的铜碳混合粉体中，比例分别为混合粉体质量的4wt％、8wt％及12wt％，充分研磨直至粘结剂与粉体均匀混合，另设一组未添加粘结剂的样品作为对比。
(3)压制成型
对制得的铜碳混合粉体进行模压成型，具体如下：取出6g样品，将样品均匀倒入模具中，用粉末压片机在5MPa下模压成型，并保压45s。
(4)干燥
将压制好的样品在电热恒温鼓风干燥箱中100℃下烘干4h。
(5)烧结
将烘干好的不同比例的样品每种比例分成三份，在马弗炉中以5℃/min的升温速率分别升温到700℃、850℃及1000℃，并保温3h，最后自然冷却获得最终铜-碳复合材料样品。
2.根据权利要求1所述的一种以蔗糖为粘结剂的铜-碳复合材料制备方法，其特征在于：制备铜-碳复合材料所用的原料为200目，85％的隐晶质石墨。
3.根据权利要求1所述的一种以蔗糖为粘结剂的铜-碳复合材料制备方法，其特征在于：制备铜-碳复合材料所用的粘结剂是在70℃下，蔗糖：蒸馏水为2:1的蔗糖液体。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115948672A (zh) * 2022-11-22 2023-04-11 宁波坤铜合金材料有限公司 一种铜/碳复合材料及其制备方法和在电接触材料中的应用

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS515213A (en) * 1974-07-03 1976-01-16 Hitachi Ltd Do tansosenifukugozaino seizoho
JPS62133027A (ja) * 1985-12-05 1987-06-16 Honda Motor Co Ltd 自己潤滑性を有する焼結銅合金の製造方法
CN104894424A (zh) * 2015-05-22 2015-09-09 昆明理工大学 一种自润滑的铜碳受电弓复合材料的制备方法
CN105506346A (zh) * 2015-12-16 2016-04-20 常州南车铁马科技实业有限公司 粉末冶金制动闸片摩擦材料及其制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS515213A (en) * 1974-07-03 1976-01-16 Hitachi Ltd Do tansosenifukugozaino seizoho
JPS62133027A (ja) * 1985-12-05 1987-06-16 Honda Motor Co Ltd 自己潤滑性を有する焼結銅合金の製造方法
CN104894424A (zh) * 2015-05-22 2015-09-09 昆明理工大学 一种自润滑的铜碳受电弓复合材料的制备方法
CN105506346A (zh) * 2015-12-16 2016-04-20 常州南车铁马科技实业有限公司 粉末冶金制动闸片摩擦材料及其制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张之介等: "以蔗糖为结合剂制备ZrN－SiAlON－SiC复相耐火材料", 《耐火材料》 *
许少凡等: "用酚醛树脂粘结剂制备的铜-石墨复合材料的组织与性能", 《热加工工艺》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115948672A (zh) * 2022-11-22 2023-04-11 宁波坤铜合金材料有限公司 一种铜/碳复合材料及其制备方法和在电接触材料中的应用

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