CN110172611B - 一种纳米石墨-纳米MoS2复合Cu基滑动电接触材料 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及Cu基滑动电接触材料技术领域，且公开了一种纳米石墨‑纳米MoS2复合Cu基滑动电接触材料，包括以下重量份数配比的原料：60～80份的球形微米Cu粉、5～10份平均粒径≤400nm的球形纳米石墨粉、5～10份的球形纳米MoS2粉。本发明解决了现有铜‑石墨‑MoS2滑动电接触材料，由于润滑组分中，MoS2的电阻率高、导电性能差，石墨在真空环境中摩擦磨损严重，导致其在性能上难以满足使用要求的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及Cu基滑动电接触材料技术领域，具体为一种纳米石墨-纳米 MoS2复合Cu基滑动电接触材料。
背景技术
铜基自润滑复合材料是金属基自润滑复合材料的重要组成部分，其中，铜-石墨-MoS2是典型的滑动电接触材料，广泛用于电机的固定部件和旋转部件 (换向器或集电环)之间传导电流。对于滑动电接触材料，要求其具有低接触电阻，以减少电功率损耗；同时又希望其具有低的摩擦磨损。铜-石墨-MoS2主要依靠Cu改善材料的导电导热能力，依靠石墨和MoS2的减摩和自润滑来改善材料的摩擦学特性。
但是铜-石墨-MoS2存在如下问题：MoS2的电阻率高，导电性能差；石墨虽然导电性能好，但在真空环境中摩擦磨损严重。随各类电机仪表朝小型化、大电流、高速度方向发展，要求电接触材料的允许线速度大、接触电压低、摩擦系数小、磨损率低、载流能力大，而铜-石墨-MoS2电接触材料在性能上难以满足这些要求。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种纳米石墨-纳米MoS2复合Cu基滑动电接触材料，解决了现有铜-石墨-MoS2滑动电接触材料，由于润滑组分中， MoS2的电阻率高、导电性能差，石墨在真空环境中摩擦磨损严重，导致其在性能上难以满足使用要求的技术问题。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种纳米石墨-纳米MoS2复合Cu基滑动电接触材料，包括以下重量份数配比的原料：60～80份的球形微米Cu粉、5～10份平均粒径≤400nm的球形纳米石墨粉、5～10份的球形纳米MoS2粉。
优选的，所述球形微米Cu粉的平均粒径为74um。
优选的，所述球形纳米石墨粉的平均粒径≤400nm，所述球形纳米MoS2粉的平均粒径≤400nm。
优选的，所述Cu基滑动电接触材料的制备方法包括以下步骤：
(1)称取60～80份的球形微米Cu粉、5～10份的球形纳米石墨粉、5～ 10份的球形纳米MoS2粉置于100mL由去离子水和无水乙醇等体积组成的混合溶剂中，先超声分散1～3h，再置于高速混合器中，在转速800～1000rpm下搅拌1～3h；
(2)之后，转移到置于球磨机中，按照球料比1：11将不锈钢球放入球磨机中，在氮气保护下进行球磨12～15h，转速为200～300rpm，将球磨好的材料取出，放在石英舟中，在100～105℃的真空干燥箱中烘干，得到均匀负载在球形微米Cu表面的纳米石墨-纳米MoS2混合粉料；
(3)将上述制备的均匀负载在球形微米Cu表面的纳米石墨-纳米MoS2混合粉料放入到直径为50mm的石墨模具中，模具内部涂有氮化硼防渗层，氩气保护，在压力40～50MPa、温度700～750℃热压烧结2～5h，制备得到纳米石墨-纳米MoS2复合Cu基滑动电接触材料。
(三)有益的技术效果
与现有技术相比，本发明具备以下有益的技术效果：
本发明先将平均粒径≤400nm的球形纳米石墨粉、平均粒径≤400nm的球形纳米MoS2粉，均匀地负载在平均粒径为74um的球形微米Cu粉的表面上，再经过热压烧结处理，制备得到纳米石墨-纳米MoS2复合Cu基滑动电接触材料，且制备出的纳米石墨-纳米MoS2复合Cu基滑动电接触材料的电阻率为2.4 ×10-5Ω·cm-1～2.6×10-5Ω·cm-1、摩擦系数为0.17～0.21，从而解决了MoS2的电阻率高、导电性能差，石墨在真空环境中摩擦磨损严重，导致其在性能上难以满足使用要求的技术问题。
具体实施方式
以下实施例中使用的原料如下：
上海三联粉末冶金厂生产的663Cu粉(呈青色球形粉末，其中Sn6％、Zn6％、Pb4％、Cu余量，平均粒径为74um)；
平均粒径≤400nm的球形纳米石墨粉，纯度99.9％，麦克林试剂；
平均粒径≤400nm的球形纳米MoS2粉，纯度99.9％，广州宏武材料科技有限公司。
实施例一：
(1)称取60g平均粒径为74um的球形微米Cu粉、5g平均粒径≤400nm 的球形纳米石墨粉、5g平均粒径≤400nm的球形纳米MoS2粉置于100mL由去离子水和无水乙醇等体积组成的混合溶剂中，先超声分散1h，再置于高速混合器中，在转速800rpm下搅拌1h；
(2)之后，转移到置于球磨机中，按照球料比1：11将不锈钢球放入球磨机中，在氮气保护下进行球磨12h，转速为200rpm，将球磨好的材料取出，放在石英舟中，在100℃的真空干燥箱中烘干，得到均匀负载在球形微米Cu 表面的纳米石墨-纳米MoS2混合粉料；
(3)将上述制备的均匀负载在球形微米Cu表面的纳米石墨-纳米MoS2混合粉料放入到直径为50mm的石墨模具中，模具内部涂有氮化硼防渗层，氩气保护，在压力40MPa、温度700℃热压烧结2h，制备得到纳米石墨-纳米MoS2复合Cu基滑动电接触材料；
(4)对上述制备的纳米石墨-纳米MoS2复合Cu基滑动电接触材料进行性能测试，其电阻率为2.6×10-5Ω·cm-1、摩擦系数为0.21。
实施例二：
(1)称取80g平均粒径为74um的球形微米Cu粉、10g平均粒径≤400nm 的球形纳米石墨粉、10g平均粒径≤400nm的球形纳米MoS2粉置于100mL由去离子水和无水乙醇等体积组成的混合溶剂中，先超声分散3h，再置于高速混合器中，在转速1000rpm下搅拌3h；
(2)之后，转移到置于球磨机中，按照球料比1：11将不锈钢球放入球磨机中，在氮气保护下进行球磨15h，转速为300rpm，将球磨好的材料取出，放在石英舟中，在105℃的真空干燥箱中烘干，得到均匀负载在球形微米Cu 表面的纳米石墨-纳米MoS2混合粉料；
(3)将上述制备的均匀负载在球形微米Cu表面的纳米石墨-纳米MoS2混合粉料放入到直径为50mm的石墨模具中，模具内部涂有氮化硼防渗层，氩气保护，在压力50MPa、温度750℃热压烧结5h，制备得到纳米石墨-纳米MoS2复合Cu基滑动电接触材料；
(4)对上述制备的纳米石墨-纳米MoS2复合Cu基滑动电接触材料进行性能测试，其电阻率为2.4×10-5Ω·cm-1、摩擦系数为0.19。
实施例三：
(1)称取70g平均粒径为74um的球形微米Cu粉、8g平均粒径≤400nm 的球形纳米石墨粉、8g平均粒径≤400nm的球形纳米MoS2粉置于100mL由去离子水和无水乙醇等体积组成的混合溶剂中，先超声分散2h，再置于高速混合器中，在转速900rpm下搅拌2h；
(2)之后，转移到置于球磨机中，按照球料比1：11将不锈钢球放入球磨机中，在氮气保护下进行球磨13h，转速为280rpm，将球磨好的材料取出，放在石英舟中，在105℃的真空干燥箱中烘干，得到均匀负载在球形微米Cu 表面的纳米石墨-纳米MoS2混合粉料；
(3)将上述制备的均匀负载在球形微米Cu表面的纳米石墨-纳米MoS2混合粉料放入到直径为50mm的石墨模具中，模具内部涂有氮化硼防渗层，氩气保护，在压力45MPa、温度700℃热压烧结4h，制备得到纳米石墨-纳米MoS2复合Cu基滑动电接触材料；
(4)对上述制备的纳米石墨-纳米MoS2复合Cu基滑动电接触材料进行性能测试，其电阻率为2.4×10-5Ω·cm-1、摩擦系数为0.17。
Claims (1)
1.一种纳米石墨-纳米MoS2复合Cu基滑动电接触材料，其特征在于，包括以下重量份数配比的原料：60～80份的球形微米Cu粉、5～10份平均粒径≤400nm的球形纳米石墨粉、5～10份的球形纳米MoS2粉，所述球形微米Cu粉的平均粒径为74um，所述球形纳米MoS2粉的平均粒径≤400nm；所述Cu基滑动电接触材料的制备方法包括以下步骤：(1)称取60～80份的球形微米Cu粉、5～10份的球形纳米石墨粉、5～10份的球形纳米MoS2粉置于100mL由去离子水和无水乙醇等体积组成的混合溶剂中，先超声分散1～3h，再置于高速混合器中，在转速800～1000rpm下搅拌1～3h；
(2)之后，转移到置于球磨机中，按照球料比1：11将不锈钢球放入球磨机中，在氮气保护下进行球磨12～15h，转速为200～300rpm，将球磨好的材料取出，放在石英舟中，在100～105℃的真空干燥箱中烘干，得到均匀负载在球形微米Cu表面的纳米石墨-纳米MoS2混合粉料；
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| CN110172611A (zh) | 2019-08-27 |
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