CN117265314A - 一种石墨烯增强铜基复合电触头材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于铜基复合电触头材料领域。更具体地，尤其是涉及一种石墨烯增强铜基复合电触头材料及其制备方法。本发明中的石墨烯分布均匀、不容易团聚，通过原料含量铜粉、钨粉、锆粉、石墨烯粉等的控制，选择合适的球磨转速、球磨时间，以分散石墨烯，控制烧结、热挤压的关键步骤，将石墨烯材料的优势充分发挥，制备得到的石墨烯增强铜基复合电触头材料导电率达92%IACS以上，抗拉强度在610MPa以上，布氏硬度在210HB以上，石墨烯增强铜基复合电触头材料具有高的高硬度、导电率和强度。
Description
技术领域
本发明属于铜基复合电触头材料领域。更具体地，尤其是涉及一种石墨烯增强铜基复合电触头材料及其制备方法。
背景技术
铜基复合电触头材料常用于电器开关中，电器开关用的电触头材料需要具有良好的导电、导热性能、硬度，还需要具有良好的耐电弧烧损、高的强度和易加工性能。加入钨的铜基电触头材料是常用的铜基复合电触头材料，但加入钨的铜基电触头材料的导电性能、强度和硬度还需要进一步提高。而石墨烯具有优良机械性能，良好的导热和导热性能，石墨烯还有良好的自润滑性能，能改善材料的硬度和耐磨性。
由于石墨烯密度较小、石墨烯容易团聚等，石墨烯加入到铜基电触头材料电触头材料中容易导致石墨烯在复合材料中分布不均匀，难以改善复合材料的综合性能。石墨烯和铜基体之间界面结合力较差，加入石墨烯的铜基复合材料性能提高不够充分。采用等离子体化学气相沉积法加入石墨烯，可能导致铜粉形成块状，给后续粉末冶金工艺带来困难。目前在铜基复合电触头材料中加入石墨烯的的研究难以将石墨烯材料的优势充分发挥。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有石墨烯增强铜基复合电触头材料中石墨烯分布不均、容易团聚，难以将石墨烯材料的优势充分发挥的缺陷和不足，提供一种高硬度、高导电率和强度等的石墨烯增强铜基复合电触头材料及其制备方法。
本发明上述目的通过以下技术方案实现：
一种石墨烯增强铜基复合电触头材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤1：石墨烯增强铜基复合电触头材料的原料由铜粉、钨粉、锆粉、石墨烯粉组成，以质量百分比计，钨粉为5-9%，锆粉为2-4%，石墨烯粉为0.6-0.9%，余量为铜粉；将铜粉、钨粉、锆粉、石墨烯粉混合后进行球磨；球磨在氩气保护气氛下进行，球磨转速为90-120r/min，球磨时间为35-45min；
步骤2：将球磨后的混合物在600-700MPa的压力下保持10-15min得到坯体，将坯体在氩气保护气氛下经1220-1250℃烧结40-50min；之后在720-750℃下进行热挤压，再经冷轧后得到石墨烯增强铜基复合电触头材料。
一种石墨烯增强铜基复合电触头材料，采用上述石墨烯增强铜基复合电触头材料制备方法得到。
本发明中的钨含量过多，会导致钨的成分出现偏析，降低材料的导电性和强度。钨过少会导致材料的硬度较低。钨粉为5-9%，优选地，钨粉为7%，材料的硬度、强度较高。
石墨烯之间存在分子间作用力，过多的石墨烯容易出现团聚现象。过少的石墨烯难以发挥其作用。
石墨烯粉为0.6-0.9%时能较好地保留石墨烯完整的结构，保证材料的性能。优选地，石墨烯粉为0.7%。
锆能提高材料的强度，锆还可细化晶粒，改善材料的导电性能，锆粉为3%时材料的强度较高，导电性较好。
不同的球磨转速、球磨时间制备的铜基复合电触头材料性能相差较大。在球磨转速为90-120r/min，球磨时间为35-45min条件下，石墨烯的分散较好。更有选地，球磨转速为108r/min，球磨时间为40min。
烧结温度过高，石墨烯与钨可能生成碳化钨，虽然有利于强度的提高，但会大大降低材料的导电性，不利于材料的综合性能。烧结温度过低，导致石墨烯分散不均匀，且会有较多的球状钨颗粒，铜钨结合较差，还造成铜、钨的偏析。将坯体在氩气保护气氛下经1220-1250℃烧结40-50min，材料的性能较好，优选地，将坯体在氩气保护气氛下经1235℃烧结45min，材料的强度、导电性、硬度较高。
热挤压温度会影响材料动态再结晶尺寸，热挤压温度在720-750℃时，可提高材料的再结晶形核率，细化再结晶晶粒，改善材料的硬度和导电性。优选地，热挤压温度为730℃，硬度和导电性更好。
本发明的制备方法简单，制备的石墨烯增强铜基复合电触头材料导电率达92%IACS以上，抗拉强度在610MPa以上，布氏硬度在210HB以上。
本发明至少具备如下有益效果：
本发明克服了现有石墨烯增强铜基复合电触头材料中石墨烯易团聚的问题，通过原料含量铜粉、钨粉、锆粉、石墨烯粉等的控制，选择合适的球磨转速、球磨时间，以分散石墨烯，进一步控制烧结、热挤压的关键步骤，充分发挥石墨烯的作用，进一步提高材料的导电率、强度、硬度等性能。
具体实施方式
以下通过实施例形式的具体实施方式，对本发明的上述内容作进一步的详细说明。但具体实施方式本质上被认为是例示性的而非限制性的。
实施例1
一种石墨烯增强铜基复合电触头材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤1：石墨烯增强铜基复合电触头材料的原料由铜粉、钨粉、锆粉、石墨烯粉组成，以质量百分比计，钨粉为5%，锆粉为4%，石墨烯粉为0.6%，余量为铜粉；将铜粉、钨粉、锆粉、石墨烯粉混合后进行球磨；球磨在氩气保护气氛下进行，球磨转速为90r/min，球磨时间为45min；
步骤2：将球磨后的混合物在600MPa的压力下保持15min得到坯体，将坯体在氩气保护气氛下经1220℃烧结50min；之后在720℃下进行热挤压，再经冷轧后得到石墨烯增强铜基复合电触头材料。
按YS-T 478-2005 铜及铜合金导电率涡流检测方法的规定进行导电率的测试，按GB/T 228-2010金属材料拉伸试验的规定进行抗拉强度的测试，按GB/T231.1-2009的规定进行布氏硬度测试。
经测试，石墨烯增强铜基复合电触头材料的导电率为92%IACS，抗拉强度为613MPa，布氏硬度为215HB。
实施例2
一种石墨烯增强铜基复合电触头材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤1：石墨烯增强铜基复合电触头材料的原料由铜粉、钨粉、锆粉、石墨烯粉组成，以质量百分比计，钨粉为9%，锆粉为2%，石墨烯粉为0.9%，余量为铜粉；将铜粉、钨粉、锆粉、石墨烯粉混合后进行球磨；球磨在氩气保护气氛下进行，球磨转速为120r/min，球磨时间为35min；
步骤2：将球磨后的混合物在700MPa的压力下保持10min得到坯体，将坯体在氩气保护气氛下经1250℃烧结40min；之后在750℃下进行热挤压，再经冷轧后得到石墨烯增强铜基复合电触头材料。
按YS-T 478-2005 铜及铜合金导电率涡流检测方法的规定进行导电率的测试，按GB/T 228-2010金属材料拉伸试验的规定进行抗拉强度的测试，按GB/T231.1-2009的规定进行布氏硬度测试。
经测试，石墨烯增强铜基复合电触头材料的导电率为93%IACS，抗拉强度为610MPa，布氏硬度为213HB。
实施例3
一种石墨烯增强铜基复合电触头材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤1：石墨烯增强铜基复合电触头材料的原料由铜粉、钨粉、锆粉、石墨烯粉组成，以质量百分比计，钨粉为7%，锆粉为2%，石墨烯粉为0.7%，余量为铜粉；将铜粉、钨粉、锆粉、石墨烯粉混合后进行球磨；球磨在氩气保护气氛下进行，球磨转速为120r/min，球磨时间为35min；
步骤2：将球磨后的混合物在650MPa的压力下保持12min得到坯体，将坯体在氩气保护气氛下经1250℃烧结40min；之后在750℃下进行热挤压，再经冷轧后得到石墨烯增强铜基复合电触头材料。
按YS-T 478-2005 铜及铜合金导电率涡流检测方法的规定进行导电率的测试，按GB/T 228-2010金属材料拉伸试验的规定进行抗拉强度的测试，按GB/T231.1-2009的规定进行布氏硬度测试。
经测试，石墨烯增强铜基复合电触头材料的导电率为93.6%IACS，抗拉强度为622MPa，布氏硬度为223HB。
实施例4
一种石墨烯增强铜基复合电触头材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤1：石墨烯增强铜基复合电触头材料的原料由铜粉、钨粉、锆粉、石墨烯粉组成，以质量百分比计，钨粉为7%，锆粉为3%，石墨烯粉为0.7%，余量为铜粉；将铜粉、钨粉、锆粉、石墨烯粉混合后进行球磨；球磨在氩气保护气氛下进行，球磨转速为108r/min，球磨时间为40min；
步骤2：将球磨后的混合物在650MPa的压力下保持12min得到坯体，将坯体在氩气保护气氛下经1250℃烧结40min；之后在750℃下进行热挤压，再经冷轧后得到石墨烯增强铜基复合电触头材料。
按YS-T 478-2005 铜及铜合金导电率涡流检测方法的规定进行导电率的测试，按GB/T 228-2010金属材料拉伸试验的规定进行抗拉强度的测试，按GB/T231.1-2009的规定进行布氏硬度测试。
经测试，石墨烯增强铜基复合电触头材料的导电率为94.5%IACS，抗拉强度为631MPa，布氏硬度为226HB。
实施例5
一种石墨烯增强铜基复合电触头材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤1：石墨烯增强铜基复合电触头材料的原料由铜粉、钨粉、锆粉、石墨烯粉组成，以质量百分比计，钨粉为7%，锆粉为3%，石墨烯粉为0.7%，余量为铜粉；将铜粉、钨粉、锆粉、石墨烯粉混合后进行球磨；球磨在氩气保护气氛下进行，球磨转速为108r/min，球磨时间为40min；
步骤2：将球磨后的混合物在650MPa的压力下保持12min得到坯体，将坯体在氩气保护气氛下经1235℃烧结45min；之后在750℃下进行热挤压，再经冷轧后得到石墨烯增强铜基复合电触头材料。
按YS-T 478-2005 铜及铜合金导电率涡流检测方法的规定进行导电率的测试，按GB/T 228-2010金属材料拉伸试验的规定进行抗拉强度的测试，按GB/T231.1-2009的规定进行布氏硬度测试。
经测试，石墨烯增强铜基复合电触头材料的导电率为94.9%IACS，抗拉强度为637MPa，布氏硬度为232HB。
实施例6
一种石墨烯增强铜基复合电触头材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤1：石墨烯增强铜基复合电触头材料的原料由铜粉、钨粉、锆粉、石墨烯粉组成，以质量百分比计，钨粉为7%，锆粉为3%，石墨烯粉为0.7%，余量为铜粉；将铜粉、钨粉、锆粉、石墨烯粉混合后进行球磨；球磨在氩气保护气氛下进行，球磨转速为108r/min，球磨时间为40min；
步骤2：将球磨后的混合物在650MPa的压力下保持12min得到坯体，将坯体在氩气保护气氛下经1235℃烧结45min；之后在720℃下进行热挤压，再经冷轧后得到石墨烯增强铜基复合电触头材料。
按YS-T 478-2005 铜及铜合金导电率涡流检测方法的规定进行导电率的测试，按GB/T 228-2010金属材料拉伸试验的规定进行抗拉强度的测试，按GB/T231.1-2009的规定进行布氏硬度测试。
经测试，石墨烯增强铜基复合电触头材料的导电率为95.6%IACS，抗拉强度为639MPa，布氏硬度为237HB。
对比例1
一种铜基复合电触头材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤1：铜基复合电触头材料的原料由铜粉、钨粉、锆粉组成，以质量百分比计，钨粉为5%，锆粉为4%，余量为铜粉；将铜粉、钨粉、锆粉混合后进行球磨；球磨在氩气保护气氛下进行，球磨转速为90r/min，球磨时间为45min；
步骤2：将球磨后的混合物在600MPa的压力下保持15min得到坯体，将坯体在氩气保护气氛下经1220℃烧结50min；之后在720℃下进行热挤压，再经冷轧后得到铜基复合电触头材料。
按YS-T 478-2005 铜及铜合金导电率涡流检测方法的规定进行导电率的测试，按GB/T 228-2010金属材料拉伸试验的规定进行抗拉强度的测试，按GB/T231.1-2009的规定进行布氏硬度测试。
经测试，铜基复合电触头材料的导电率为75%IACS，抗拉强度为423MPa，布氏硬度为139HB。
对比例2
一种石墨烯增强铜基复合电触头材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤1：石墨烯增强铜基复合电触头材料的原料由铜粉、钨粉、锆粉、石墨烯粉组成，以质量百分比计，钨粉为15%，锆粉为1%，石墨烯粉为2%，余量为铜粉；将铜粉、钨粉、锆粉、石墨烯粉混合后进行球磨；球磨在氩气保护气氛下进行，球磨转速为90r/min，球磨时间为45min；
步骤2：将球磨后的混合物在600MPa的压力下保持15min得到坯体，将坯体在氩气保护气氛下经1220℃烧结50min；之后在720℃下进行热挤压，再经冷轧后得到石墨烯增强铜基复合电触头材料。
按YS-T 478-2005 铜及铜合金导电率涡流检测方法的规定进行导电率的测试，按GB/T 228-2010金属材料拉伸试验的规定进行抗拉强度的测试，按GB/T231.1-2009的规定进行布氏硬度测试。
经测试，石墨烯增强铜基复合电触头材料的导电率为71%IACS，抗拉强度为439MPa，布氏硬度为162HB。
对比例3
一种石墨烯增强铜基复合电触头材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤1：石墨烯增强铜基复合电触头材料的原料由铜粉、钨粉、石墨烯粉组成，以质量百分比计，钨粉为5%，石墨烯粉为0.6%，余量为铜粉；将铜粉、钨粉、石墨烯粉混合后进行球磨；球磨在氩气保护气氛下进行，球磨转速为90r/min，球磨时间为45min；
步骤2：将球磨后的混合物在600MPa的压力下保持15min得到坯体，将坯体在氩气保护气氛下经1320℃烧结60min；之后在830℃下进行热挤压，再经冷轧后得到石墨烯增强铜基复合电触头材料。
按YS-T 478-2005 铜及铜合金导电率涡流检测方法的规定进行导电率的测试，按GB/T 228-2010金属材料拉伸试验的规定进行抗拉强度的测试，按GB/T231.1-2009的规定进行布氏硬度测试。
经测试，石墨烯增强铜基复合电触头材料的导电率为63%IACS，抗拉强度为486MPa，布氏硬度为169HB。
对比例4
一种石墨烯增强铜基复合电触头材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤1：石墨烯增强铜基复合电触头材料的原料由铜粉、钨粉、锆粉、石墨烯粉组成，以质量百分比计，钨粉为15%，锆粉为1%，石墨烯粉为2%，余量为铜粉；将铜粉、钨粉、锆粉、石墨烯粉混合后进行球磨；球磨在氩气保护气氛下进行，球磨转速为90r/min，球磨时间为45min；
步骤2：将球磨后的混合物在600MPa的压力下保持15min得到坯体，将坯体在氩气保护气氛下经1100℃烧结60min；之后在720℃下进行热挤压，再经冷轧后得到石墨烯增强铜基复合电触头材料。
按YS-T 478-2005 铜及铜合金导电率涡流检测方法的规定进行导电率的测试，按GB/T 228-2010金属材料拉伸试验的规定进行抗拉强度的测试，按GB/T231.1-2009的规定进行布氏硬度测试。
经测试，石墨烯增强铜基复合电触头材料的导电率为61%IACS，抗拉强度为412MPa，布氏硬度为142HB。
通过实施例1-实施例6的制备方法得到的石墨烯增强铜基复合电触头材料的导电率、强度、硬度等性能显著提升。
上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在不脱离本发明的范围的情况下，所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种石墨烯增强铜基复合电触头材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤1：石墨烯增强铜基复合电触头材料的原料由铜粉、钨粉、锆粉、石墨烯粉组成，以质量百分比计，钨粉为5-9%，锆粉为2-4%，石墨烯粉为0.6-0.9%，余量为铜粉；将铜粉、钨粉、锆粉、石墨烯粉混合后进行球磨；球磨在氩气保护气氛下进行，球磨转速为90-120r/min，球磨时间为35-45min；
步骤2：将球磨后的混合物在600-700MPa的压力下保持10-15min得到坯体，将坯体在氩气保护气氛下经1220-1250℃烧结40-50min；之后在720-750℃下进行热挤压，再经冷轧后得到石墨烯增强铜基复合电触头材料。
2.根据权利要求1所述的石墨烯增强铜基复合电触头材料的制备方法，其特征在于，所述钨粉为7%。
3.根据权利要求1或2所述的石墨烯增强铜基复合电触头材料的制备方法，其特征在于，所述石墨烯粉为0.7%。
4.根据权利要求1或2所述的石墨烯增强铜基复合电触头材料的制备方法，其特征在于，所述锆粉为3%。
5.根据权利要求1或2所述的石墨烯增强铜基复合电触头材料的制备方法，其特征在于，所述球磨转速为108r/min，球磨时间为40min。
6.根据权利要求1或2所述的石墨烯增强铜基复合电触头材料的制备方法，其特征在于，所述坯体在氩气保护气氛下经1235℃烧结45min。
7.根据权利要求1或2所述的石墨烯增强铜基复合电触头材料的制备方法，其特征在于，所述热挤压温度为730℃。
8.一种石墨烯增强铜基复合电触头材料，其特征在于，石墨烯增强铜基复合电触头材料是根据权利要求1或2所述的石墨烯增强铜基复合电触头材料的制备方法得到。
9.根据权利要求8所述的石墨烯增强铜基复合电触头材料，其特征在于，所述石墨烯增强铜基复合电触头材料导电率达92%IACS以上，抗拉强度在610MPa以上，布氏硬度在210HB以上。
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Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105385884A (zh) * | 2015-12-24 | 2016-03-09 | 济南大学 | 一种电触头材料及其制备方法 |
| WO2016090755A1 (zh) * | 2014-12-11 | 2016-06-16 | 福达合金材料股份有限公司 | 一种石墨烯增强的复合铜基触点材料及其制备工艺 |
| CN109338148A (zh) * | 2018-11-19 | 2019-02-15 | 西安建筑科技大学 | 一种石墨烯-铜铬锆合金及其制备方法 |
| CN110157932A (zh) * | 2019-04-15 | 2019-08-23 | 中国航发北京航空材料研究院 | 一种基于原位合成的石墨烯改性铜基电触头材料的制备方法 |
| CN110257663A (zh) * | 2019-07-09 | 2019-09-20 | 上海帛汉新材料科技有限公司 | 一种石墨烯增强铜基复合材料的制备方法 |
| CN111979438A (zh) * | 2020-08-25 | 2020-11-24 | 西北有色金属研究院 | 一种改善石墨烯铜基复合材料界面结合强度的方法 |
| CN112877562A (zh) * | 2021-01-14 | 2021-06-01 | 中国航空制造技术研究院 | 一种硼掺杂石墨烯增强铜基复合材料及其制备方法 |
| CN114107716A (zh) * | 2021-12-02 | 2022-03-01 | 合肥工业大学 | 一种电触头用铜基复合材料的制备方法 |
-
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Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016090755A1 (zh) * | 2014-12-11 | 2016-06-16 | 福达合金材料股份有限公司 | 一种石墨烯增强的复合铜基触点材料及其制备工艺 |
| CN105385884A (zh) * | 2015-12-24 | 2016-03-09 | 济南大学 | 一种电触头材料及其制备方法 |
| CN109338148A (zh) * | 2018-11-19 | 2019-02-15 | 西安建筑科技大学 | 一种石墨烯-铜铬锆合金及其制备方法 |
| CN110157932A (zh) * | 2019-04-15 | 2019-08-23 | 中国航发北京航空材料研究院 | 一种基于原位合成的石墨烯改性铜基电触头材料的制备方法 |
| CN110257663A (zh) * | 2019-07-09 | 2019-09-20 | 上海帛汉新材料科技有限公司 | 一种石墨烯增强铜基复合材料的制备方法 |
| CN111979438A (zh) * | 2020-08-25 | 2020-11-24 | 西北有色金属研究院 | 一种改善石墨烯铜基复合材料界面结合强度的方法 |
| CN112877562A (zh) * | 2021-01-14 | 2021-06-01 | 中国航空制造技术研究院 | 一种硼掺杂石墨烯增强铜基复合材料及其制备方法 |
| CN114107716A (zh) * | 2021-12-02 | 2022-03-01 | 合肥工业大学 | 一种电触头用铜基复合材料的制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 张煜;宋美慧;李岩;李艳春;张晓臣;: "石墨烯增强铜基复合材料的制备及性能研究", 化学工程师, no. 02, 25 February 2016 (2016-02-25), pages 62 - 64 * |
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