CN110093529A - 用于受电弓滑板的石墨烯增强铜基复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了用于受电弓滑板的石墨烯增强铜基复合材料及其制备方法。制备时，先将铜粉加入稀硫酸中，酸洗，使铜粉表面活化；然后将石墨烯粉体置入添加表面活性剂的乙醇溶液中进行超声分散；将表面活化的铜粉置入到所得的石墨烯乙醇分散液中，在高剪切混合乳化机处理；经过过滤处理、真空干燥、真空热压烧结得石墨烯增强铜基复合材料。本发明材料的电导率为90.7％‑96.4％，磨损率为3.08×10‑4‑5.93×10‑4mm3/N·m；腐蚀速率为0.03887‑0.04627mm/a；同时具有较高的耐磨性和耐蚀性，且保持良好的导电性能，解决了受电弓滑板材料难以兼顾耐腐蚀性、耐磨性和导电性难题。
Description
技术领域
本发明涉及一种受电弓滑板材料，特别是涉及一种用于受电弓滑板的石墨烯增强铜基复合材料及其制备方法。
背景技术
铜以其优异的导电性能在电器元器件领域具有广阔的应用，其中受电弓滑板制造中铜及其复合材料的运用最为广泛。常用的受电弓为铜基粉末冶金材料。随着铁路交通领域的快速发展，电力机车的运行速度越来越快，为了减少受电弓滑板滑动过程中的电流损耗和提高滑动过程的安全性和电流稳定性，工业生产对受电弓材料提出了更高的导电性能、力学性能、耐磨性能和耐蚀性能要求。
一般而言，高强度和高导电性在材料中是一对矛盾体，如“中国发明专利申请201610795431.0公开了一种高强度高导电性稀土铬锆铜弹簧触指及其制造方法”，通过向铜里加入Zr、Cr和稀土元素，合金具有较高的强度，但其导电性下降为82％IACS。合金化法制备高强度高导电性材料的优点是能够大批量生产，缺点是合金成分的微变化对导电性能的影响较大。此外，多元合金化后形成较多的第二相，促进电偶腐蚀发生，造成腐蚀性下降。
如现有技术文献(马文林,吕晋军.干摩擦条件下铜-石墨复合材料与QAl9-4铝青铜的磨损图研究[J].摩擦学学报,2008(05):389-393)公开的QAl9-4铝青铜的磨损率为3.20×10-4mm3/N·m；另一现有技术文献(龙大伟.铝青铜表面激光熔覆层的腐蚀性与高温摩擦性能的研究[D].兰州理工大学,2010)QAl9-4铝青铜的腐蚀速率为0.0685gm-2h-1，该腐蚀速率相当于0.07604mm/a，腐蚀速率相对较高。
总体而言，QAl9-4铝青铜中加入了合金元素，加剧了铜基体的晶格畸变，材料的导电性能下降。合金元素加入后与铜基体形成原电池，材料的耐蚀性能下降，现有技术难以兼顾耐腐蚀性、耐磨性和导电性。
发明内容
本发明的目的克服现有技术受电弓滑板材料难以兼顾耐腐蚀性、耐磨性和导电性，提供一种可同时提高耐磨性和耐蚀性，且保持良好的导电性能的石墨烯增强铜基复合材料及其制备方法。
本发明的目的通过如下技术方案来实现：
用于受电弓滑板的石墨烯增强铜基复合材料的制备方法，包括如下步骤：
1)铜粉的表面活化：将铜粉加入稀硫酸中，酸洗，除去铜粉表面的氧化膜，使铜粉表面活化；
2)石墨烯的分散：将石墨烯粉体置入添加表面活性剂的乙醇溶液中进行超声分散，其中表面活性剂的浓度为2～6g/L，石墨烯含量为0.8～1.2g/L；超声分散时间为1～5h；所述的表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮、十六烷基三甲基溴化铵和聚乙烯醇中的一种；
3)粉体自组装：将表面活化的铜粉置入到步骤2)所得的石墨烯乙醇分散液中，在高剪切混合乳化机中以1000～5000r/min的转速处理0.5～2h；
4)过滤：采用过滤网对步骤3)所得的自组装后粉体进行过滤处理；
5)真空干燥：过滤后的复合粉体置入真空干燥，得到分散均匀的复合粉体；
6)真空热压烧结：将所述的复合粉体在800～950℃、20～40MPa的条件下烧结0.5～2h，制得用于受电弓滑板的石墨烯增强铜基复合材料；石墨烯增强铜基复合材料中石墨烯的体积分数为0.2％～0.7％。
为进一步实现本发明目的，优选地，所述的铜粉为电解铜粉。
优选地，所述的稀硫酸的浓度为0.8～1.2mol/L。
优选地，所述的酸洗是在磁力搅拌器中800～1200r/min的转速酸洗10～30min。
优选地，所述的铜粉的粒径为5-30μm。
优选地，所述的石墨烯粉体片层为3～5层。
优选地，所述的过滤处理是采用600～2300目的不锈钢过滤网进行。
优选地，所述的真空干燥是在真空干燥箱中60～100℃下干燥8～12h。
优选地，所述的烧结在热压烧结炉中进行。
一种用于受电弓滑板的石墨烯增强铜基复合材料，由上述的制备方法制得，该用于受电弓滑板的石墨烯增强铜基复合材料的电导率为90.7％-96.4％，磨损率为3.08×10-4-5.93×10-4mm3/N·m；腐蚀速率为0.03887-0.04627mm/a。
本发明制备方法的基本过程为铜粉的表面活化、石墨烯的分散、粉体自组装、过滤、真空干燥和真空热压烧结，制得石墨烯混合均分分散的铜基复合材料，复合材的料耐磨和耐腐蚀性能优异，具有较高的导电性能。
本发明通过加入石墨烯增强体有效地提高了基体的性能，铜基体的晶格畸变程度较小，因此保持了较高的导电性。石墨烯增强体具有一定的润滑特性，因此石墨烯的加入能降低复合材料的摩擦系数，提高复合材料的磨损性能。此外，石墨烯具有良好的化学惰性和比表面积，石墨烯的加入并不会引起明显的原电池效应。相反的，石墨烯在基体表面能起到阻隔作用，复合材料的腐蚀性能显著上升。
本发明具有如下优点和有益效果：
1、通过粉体自组装的方法制备复合粉体，可以有效地提高石墨烯在电解铜粉中的分散性，烧结后制得的复合材料石墨烯均匀分布，复合材料的综合性能显著提高；
2、增强体与复合材料为优势互补关系，传统的铜基复合材料增强体如SiC、Al2O3等，他们的导电导热性能较差，复合材料力学性能的提高往往伴随着材料导电导热性能的下降。石墨烯是一种兼具高导电和高强特性，所制得的复合材料具有较高的硬度和耐磨性以及优异的导电性能；
4、石墨是一种常用的润滑材料，其通过片层间的滑移起到润滑效果，本发明采用的石墨烯增强体为少层石墨烯，能起到相同的润滑效果，提高了复合材料的耐磨性能。
5、增强体与基体的界面会优先腐蚀，传统增强体的加入复合材料的耐蚀性能下降。石墨烯的具有良好的化学惰性和极大的比表面积，片层状的石墨烯在复合材料中覆盖着基体表面，对绝大多数离子起到阻隔作用，有效阻止界面上电化学腐蚀的发生，复合材料具有优异的耐腐蚀性能；石墨烯作为阴极，石墨烯表面发生氧气的还原，反应生成的OH-能促使有害腐蚀产物CuCl转化为Cu2O致密膜层，提高复合材料的腐蚀性能。
6、基于该复合材料体系优异的导电、耐磨和良好的耐蚀性，适于受电弓滑板类零件的制造和使用。
附图说明
图1为本发明对比例1中纯铜粉体的SEM照片。
图2为本发明对比例1中纯铜块体的光学显微组织。
图3为本发明对比例1中纯铜块体磨损试验后的光学照片。
图4为本发明对比例1中纯铜块体磨损试验后磨痕的SEM照片。
图5为本发明对比例1中纯铜块体浸泡试验后表面的SEM照片。
图6为本发明实施例1中石墨烯/纯Cu复合粉体的SEM照片。
图7为本发明实施例1中石墨烯/纯Cu复合块体的光学显微组织。
图8为本发明实施例1中石墨烯/纯Cu复合块体磨损试验后的光学照片。
图9为本发明实施例1中石墨烯/纯Cu复合块体磨损试验后磨痕的SEM照片。
图10为本发明实施例1中石墨烯/纯Cu复合块体浸泡试验后表面的SEM照片。
图11为本发明实施例3中石墨烯/纯Cu复合块体浸泡试验后表面的SEM照片。
具体实施方式
为了更好地理解本发明的技术特点，下面结合实施例对本发明作进一步的说明，需要说明的是，实施例并不是对本发明保护范围的限制。
对比例
本对比例不添加石墨烯情况下制备的纯铜基体。材料的制备工艺包括以下步骤：
将电解铜粉置入1mol/L的稀硫酸中，在磁力搅拌器中1000r/min的转速酸洗20min，以除去铜粉表面的氧化膜，使铜粉表面活化。将酸洗后的电解铜粉置入到无水乙醇中，在高剪切混合乳化机中以5000r/min的转速处理1h。采用2300目的不锈钢过滤网对纯铜粉体进行过滤处理。过滤后的纯铜粉体置入真空干燥箱中80℃下进行真空干燥10h，得到分散均匀的复合粉体。将干燥后的纯铜粉体在热压烧结炉中850℃、25MPa的压条件下烧结1h，制得纯铜块体。
本对比例中所选用的铜粉其粒度范围为5～30μm。
组织观测和性能测试方法如下：利用光学显微镜(型号：Lecia DFC)观察纯铜块体的金相显微组织。利用密度计(型号：DH-300)测量纯铜块体的密度，并计算出致密度。利用维氏硬度计(型号：HVS-50)测量纯铜块体的硬度值。利用销盘式摩擦磨损试验机(型号：SFT-2M)对样品进行摩擦磨损试验，通过测量磨痕宽度计算出磨损率。利用扫描电子显微镜(型号:Merlin)观察磨损试验后磨痕的表面形貌。利用涡流电导仪(型号：FD-101)对抛光后的样品进行电导率测试。另外，采用电化学工作站(SP-150)对抛光后的样品进行开路电位和自腐蚀电流测试，电解液为质量分数为3.5％的NaCl水溶液。按照JB-T 7901-1999进行浸泡实验，试样尺寸为φ30×3mm，浸泡溶液为5％NaCl溶液。称量腐蚀前后的重量差，计算获得腐蚀速率。
图1为纯铜粉体的SEM照片，可见纯铜粉体形貌为树枝状，在粉体自组装的过程中，铜粉的树枝状形貌能为石墨烯提供更多的吸附点。图2为纯铜块体500倍放大倍率的金相显微组织，纯铜块体的晶粒尺寸较大。图3为纯铜块体在2N载荷和500r/min转速条件下磨损试验1h后的光学照片，纯铜块体的磨痕颜色与基体相当，磨痕表面比较粗糙。图4为纯铜块体2N载荷和500r/min转速条件下磨损试验1h后磨痕的SEM照片，磨痕上出现明显的剥落坑，基体粘着破坏严重，磨损行为为粘着磨损，纯铜样品的磨损率较大，耐磨性能较差。图5为纯铜样品浸泡试验后腐蚀形貌的SEM照片，纯铜样品浸泡试验后表面孔洞尺寸较大，纯铜样品腐蚀严重，纯铜样品的腐蚀性能较差。
经测量，本对比例中纯铜块体的致密度为99.18％，维氏硬度值为49.76HV1，电导率为98.8％IACS，磨损率为11.01×10-4mm3/N·m，自腐蚀电位为-241.77mV，自腐蚀电流密度为17.23μA/cm2，浸泡试验腐蚀速率为0.05357mm/a。
本实施例的材料制备工艺过程与实施例1相近。所不同的是材料中石墨烯含量不同，所添加的石墨烯体积分数为0.5％，处理的工艺参数有差异。
实施例1
一种用于受电弓滑板的石墨烯增强铜基复合材料的制备方法，包括以下步骤：
1)铜粉的表面活化：将电解铜粉置入1mol/L的稀硫酸中，在磁力搅拌器中1000r/min的转速酸洗20min，以除去铜粉表面的氧化膜，使铜粉表面活化；
2)石墨烯的分散：将石墨烯粉体置入添加表面活性剂的乙醇溶液中进行超声分散，其中石墨烯的浓度为1.0g/L，表面活性剂的浓度为4g/L，超声时间为3h；
3)粉体自组装：将酸洗后的电解铜粉置入到石墨烯乙醇分散液中，在高剪切混合乳化机中以3000r/min的转速处理1h；
4)过滤：采用1600目的不锈钢过滤网对自组装后的复合粉体进行过滤处理；
5)真空干燥：过滤后的复合粉体置入真空干燥箱中80℃下进行真空干燥10h，得到分散均匀的复合粉体；
6)真空热压烧结：将干燥后的复合粉体在热压烧结炉中850℃、25MPa的压条件下烧结1h，制得复合块体。
本实施例中所选用的铜粉其粒度范围为5～30μm，石墨烯为层数为3～5层的少层石墨烯，在乙醇溶液中添加的表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮。
图6为石墨烯/纯Cu粉体的SEM照片，如图所示，石墨烯均匀地吸附在铜粉表面，同时保持着较少的层数，说明粉体自组装过程中粉体未发生明显团聚，自组装工艺分散效果明显。图7为石墨烯/纯Cu块体的金相显微组织，相比与纯铜块体，石墨烯/纯Cu块体的晶粒明显细化，块体的晶粒越小，其力学性能越好。图8为石墨烯/纯Cu块体2N载荷和500r/min转速条件下磨损试验1h后的光学照片，石墨烯/纯Cu块体的磨痕颜色为黑色，且磨痕表面比较光滑。图9为石墨烯/纯Cu块体2N载荷和500r/min转速条件下磨损试验1h后磨痕的SEM照片，磨痕上覆盖着一层密集的颗粒。由EDS能谱分析得知颗粒的主要成分为Cu和O，为CuO颗粒，复合块体的磨损行为为氧化磨损。相比于粘着磨损，氧化磨损的磨损率更低，因此复合材料的耐磨性能更好。图10为石墨烯/纯Cu样品浸泡试验后腐蚀形貌的SEM照片，相比于纯铜块体，石墨烯/纯Cu块体浸泡试验后表面孔洞尺寸减小，复合材料的耐腐蚀性能较好。
经测量，本实施例中石墨烯/纯Cu块体的致密度为98.50％，维氏硬度值为59.85HV1，电导率为92.6％IACS，磨损率为3.97×10-4mm3/N·m，自腐蚀电位为-243.97mV，自腐蚀电流密度为14.90μA/cm2，浸泡试验腐蚀速率为0.04395mm/a。
与对比例中的纯铜块体相比，复合块体的致密度和电导率仅有轻微下降，而耐磨性能显著提高，提高了177.3％，复合块体的维氏硬度值也提高了20.3％。复合块体的自腐蚀电位无明显变化，自腐蚀电流密度下降了13.5％，浸泡试验腐蚀速率降低了17.9％，复合块体的耐蚀性能改善。
实施例2
本实施例是在对比例的基础上添加了石墨烯，所添加的石墨烯体积分数为0.2％。
一种用于受电弓滑板的石墨烯增强铜基复合材料的制备方法，包括以下步骤：
1)铜粉的表面活化：将电解铜粉置入0.8mol/L的稀硫酸中，在磁力搅拌器中800r/min的转速酸洗30min，以除去铜粉表面的氧化膜，使铜粉表面活化；
2)石墨烯的分散：将石墨烯粉体置入添加表面活性剂的乙醇溶液中进行超声分散，其中石墨烯的浓度为0.8g/L，表面活性剂的浓度为2g/L，超声时间为5h；
3)粉体自组装：将酸洗后的电解铜粉置入到石墨烯乙醇分散液中，在高剪切混合乳化机中以1000r/min的转速处理2h；
4)过滤：采用600目的不锈钢过滤网对自组装后的复合粉体进行过滤处理；
5)真空干燥：过滤后的复合粉体置入真空干燥箱中60℃下进行真空干燥12h，得到分散均匀的复合粉体；
6)真空热压烧结：将干燥后的复合粉体在热压烧结炉中800℃、40MPa的压条件下烧结2h，制得复合块体。
本实施例中所选用的铜粉其粒度范围为5～30μm，石墨烯为层数为3～5层的少层石墨烯，在乙醇溶液中添加的表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵。
本实施例中石墨烯/纯Cu粉体的分布特征，石墨烯/纯Cu块体的金相显微组织，磨损样品表面特征和磨痕的SEM形貌，样品浸泡试验后腐蚀形貌等均以实施例1所制备的复合处理相近。
经测量，本实施例中石墨烯/纯Cu块体的致密度为98.61％，维氏硬度值为48.19HV1，电导率为96.4％IACS，磨损率为5.93×10-4mm3/N·m，自腐蚀电位为-241.15mV，自腐蚀电流密度为16.50μA/cm2。浸泡试验腐蚀速率为0.04627mm/a。
与对比例中的纯铜块体相比，复合块体的致密度和电导率仅有轻微下降，复合块体的维氏硬度没明显变化。而耐磨性能显著提高，提高了85.7％。复合块体的自腐蚀电位无明显变化，自腐蚀电流密度下降了4.2％，浸泡试验腐蚀速率降低了13.6％，复合块体的耐蚀性能改善。
实施例3
本实施例的材料制备工艺过程与实施例1相近。所不同的是材料中石墨烯含量不同，所添加的石墨烯体积分数为0.7％，处理的工艺参数有差异。
一种用于受电弓滑板的石墨烯增强铜基复合材料的制备方法，包括以下步骤：
1)铜粉的表面活化：将电解铜粉置入1.2mol/L的稀硫酸中，在磁力搅拌器中1200r/min的转速酸洗10min，以除去铜粉表面的氧化膜，使铜粉表面活化；
2)石墨烯的分散：将石墨烯粉体置入添加表面活性剂的乙醇溶液中进行超声分散，其中石墨烯的浓度为1.2g/L，表面活性剂的浓度为6g/L，超声时间为1h；
3)粉体自组装：将酸洗后的电解铜粉置入到石墨烯乙醇分散液中，在高剪切混合乳化机中以5000r/min的转速处理0.5h；
4)过滤：采用2300目的不锈钢过滤网对自组装后的复合粉体进行过滤处理；
5)真空干燥：过滤后的复合粉体置入真空干燥箱中100℃下进行真空干燥8h，得到分散均匀的复合粉体；
6)真空热压烧结：将干燥后的复合粉体在热压烧结炉中950℃、20MPa的压条件下烧结0.5h，制得复合块体。
本实施例中所选用的铜粉其粒度范围为5～30μm，石墨烯为层数为3～5层的少层石墨烯，在乙醇溶液中添加的表面活性剂为聚乙烯醇。
经测量，本实施例中石墨烯/纯Cu块体的致密度为98.00％，维氏硬度值为61.57HV1，电导率为90.7％IACS，磨损率为3.08×10-4mm3/N·m，自腐蚀电位为-242.14mV，自腐蚀电流密度为14.90μA/cm2，浸泡试验腐蚀速率为0.03887mm/a。
本实施例中石墨烯/纯Cu粉体的分布特征，石墨烯/纯Cu块体的金相显微组织，磨损样品表面特征和磨痕的SEM形貌等均以实施例1所制备的复合处理相近。特别注意到，因本实施例的石墨烯含量较高，样品浸泡试验后的腐蚀形貌(如图11所示)中可发现石墨烯覆盖在金属表面起到隔断作用，减少基体与溶液接触的面积，从而改善耐蚀性。
与对比例中的纯铜块体相比，复合块体的致密度和电导率仅有轻微下降，而耐磨性能显著提高，提高了257.5％，复合块体的维氏硬度值也提高了23.7％。复合块体的自腐蚀电位无明显变化，自腐蚀电流密度下降了13.5％，浸泡试验腐蚀速率降低了27.4％，复合块体的耐蚀性能有所改善。
石墨烯具有极大的比表面积，容易自发地产生团聚，表面分散活性剂加入后会吸附在石墨烯的表面，起到支架的作用，从而减少石墨烯的团聚。表面活性剂具有粘结性，现有的研究中表面活性剂常用于自组装技术，表面活性剂能在固体基体表面上自发地形成有序分子膜。电解铜粉进行酸洗处理后，一方面可以去除其表面的氧化膜，促进粉体的烧结过程，提高烧结后复合材料的电导率；另一方面可以获得高活性的铜表面，提高表面活性剂在粉体上的自组装效果。
表1对比例和实施例中材料的性能
受电弓在使用过程中面临磨损失效和受电弓受流频繁中断的问题。受电弓长时间在户外服役，受雨、露、霜和大气中SO2等环境因素，容易产生腐蚀。腐蚀和磨损互相促进，形成恶性循环，加速材料的磨损失效，降低了材料的寿命。铜基体腐蚀过程中产生氧化物，使得受电弓受流中断，严重影响受电弓的使用。
现有技术中，主流的铜基粉末冶金受电弓滑板通过加入Ni、Fe、Al和Sn元素的合金化元素来强化铜基体，提高铜的耐磨性，但合金元素固溶到基体中与铜形成原电池，却增大铜的腐蚀速率。主流铜基粉末冶金受电弓滑板在提高耐磨性能的同时往往会牺牲材料的耐蚀性能，如现有技术文献(马文林,吕晋军.干摩擦条件下铜-石墨复合材料与QAl9-4铝青铜的磨损图研究[J].摩擦学学报,2008(05):389-393)公开的QAl9-4铝青铜的磨损率为3.20×10-4mm3/N·m；另一现有技术文献(龙大伟.铝青铜表面激光熔覆层的腐蚀性与高温摩擦性能的研究[D].兰州理工大学,2010)QAl9-4铝青铜的腐蚀速率为0.0685gm-2h-1，该腐蚀速率相当于0.07604mm/a。QAl9-4铝青铜的成分如表2所示。
表2QAl9-4铝青铜成分
| Sn | Zn | Pb | P | Al | Fe | Mn | Si | 杂质 | Cu |
| ≤0.1％ | ≤1.0％ | ≤0.01％ | ≤0.01％ | 8.0～10.0％ | 2.0～4.0％ | ≤0.5％ | ≤0.1％ | ≤1.7％ | 其余 |
纯铜的磨损率为11.04×10-4mm3/N·m，腐蚀速率为0.05357mm/a。
实施例3得到的用于受电弓滑板的石墨烯增强铜基复合材料性能与纯铜、QAl9-4的磨损率以及腐蚀速率对比情况如表3所示。
表3性能对比
| 纯铜 | QAl9-4 | 实施例3 | |
| 磨损率(mm<sup>3</sup>/N·m) | 11.01×10<sup>-4</sup> | 3.20×10<sup>-4</sup> | 3.08×10<sup>-4</sup> |
| 腐蚀速率(mm/a) | 0.05357 | 0.07604 | 0.03887 |
从表3可见，本发明得到的用于受电弓滑板的石墨烯增强铜基复合材料在耐磨性提高的同时耐蚀性能也显著提高，解决了现有技术耐磨性与耐腐蚀难以兼顾的难题。
还需要强调的是，现有技术文献(牟浩瀚.铜基受电弓滑板材料的制备工艺及性能研究[D].合肥工业大学,2017.)中表明铜基受电弓滑板电阻率要求不低0.35μΩ·m(折合电导率应大于20％IACS)，本方法制备得到的复合材料保持着不俗的电导率(90.7％IACS)，是一种理想的受电弓滑板材料。
本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.用于受电弓滑板的石墨烯增强铜基复合材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
1)铜粉的表面活化：将铜粉加入稀硫酸中，酸洗，除去铜粉表面的氧化膜，使铜粉表面活化；
2)石墨烯的分散：将石墨烯粉体置入添加表面活性剂的乙醇溶液中进行超声分散，其中表面活性剂的浓度为2～6g/L，石墨烯含量为0.8～1.2g/L；超声分散时间为1～5h；所述的表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮、十六烷基三甲基溴化铵和聚乙烯醇中的一种；
3)粉体自组装：将表面活化的铜粉置入到步骤2)所得的石墨烯乙醇分散液中，在高剪切混合乳化机中以1000～5000r/min的转速处理0.5～2h；
4)过滤：采用过滤网对步骤3)所得的自组装后粉体进行过滤处理；
5)真空干燥：过滤后的复合粉体置入真空干燥，得到分散均匀的复合粉体；
6)真空热压烧结：将所述的复合粉体在800～950℃、20～40MPa的条件下烧结0.5～2h，制得用于受电弓滑板的石墨烯增强铜基复合材料；石墨烯增强铜基复合材料中石墨烯的体积分数为0.2％～0.7％。
2.根据权利要求1所述的用于受电弓滑板的石墨烯增强铜基复合材料的制备方法，其特征在于，所述的铜粉为电解铜粉。
3.根据权利要求1所述的用于受电弓滑板的石墨烯增强铜基复合材料的制备方法，其特征在于，所述的稀硫酸的浓度为0.8～1.2mol/L。
4.根据权利要求1所述的用于受电弓滑板的石墨烯增强铜基复合材料的制备方法，其特征在于，所述的酸洗是在磁力搅拌器中800～1200r/min的转速酸洗10～30min。
5.根据权利要求1所述的用于受电弓滑板的石墨烯增强铜基复合材料的制备方法，其特征在于，所述的铜粉的粒径为5-30μm。
6.根据权利要求1所述的用于受电弓滑板的石墨烯增强铜基复合材料的制备方法，其特征在于，所述的石墨烯粉体片层为3～5层。
7.根据权利要求1所述的用于受电弓滑板的石墨烯增强铜基复合材料的制备方法，其特征在于，所述的过滤处理是采用600～2300目的不锈钢过滤网进行。
8.根据权利要求1所述的用于受电弓滑板的石墨烯增强铜基复合材料的制备方法，其特征在于，所述的真空干燥是在真空干燥箱中60～100℃下干燥8～12h。
9.根据权利要求1所述的用于受电弓滑板的石墨烯增强铜基复合材料的制备方法，其特征在于，所述的烧结在热压烧结炉中进行。
10.一种用于受电弓滑板的石墨烯增强铜基复合材料，其特征在于其由权利要求1～9任一项所述的制备方法制得，该用于受电弓滑板的石墨烯增强铜基复合材料的电导率为90.7％-96.4％，磨损率为3.08×10-4-5.93×10-4mm3/N·m；腐蚀速率为0.03887-0.04627mm/a。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20190806 |
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