RO118456B1

RO118456B1 - Material compozit cupru-grafit cu rezistivitate electrică redusă şi rezistenţă la uzură îmbunătăţită şi procedeu de obţinere a acestuia

Info

Publication number: RO118456B1
Application number: ROA200100692A
Authority: RO
Inventors: Da Hai He; Rafael R. Manory; Norman J. Grady; Harry Sinkis; Clim Pacheco
Original assignee: Victorian Rail Track; Da Hai He; Rafael R. Manory
Priority date: 1998-12-16
Filing date: 1999-12-16
Publication date: 2003-05-30
Also published as: JP2002532625A; RU2244037C2; US6679933B1; CN1127578C; KR100419327B1; CA2355043C; CA2355043A1; CZ20012039A3; PL348303A1; NZ512356A; EP1141428A4; PL188272B1; WO2000036169A1; CN1330724A; KR20010100046A; JP5099945B2; HK1042527A1; EP1141428A1; CZ303830B6; AUPP773998A0

Abstract

Invenţia se referă la un material compozit, care are o valoare IACS, a conductivităţii relativă la cupru recopt cu conductivitate 100%, de minimum 40%, obţinut prin amestecarea, compactarea şi sinterizarea amestecurilor de pulbere de cupru cu puritate de circa 99,9% cu pulbere de grafit, cuprinzând o matrice de reţea de cupru cu o pluralitate de pori, cel puţin unii dintre aceştia conţinând grafit. Procedeul de obţinere a materialului compozit cupru-grafit, conform invenţiei, cuprinde fazele de: purificare a pulberii de cupru prin recoacerea acesteia într-o atmosferă reducătoare şi curăţarea ei; amestecarea pulberilor de cupru şi de grafit; presurizarea amestecului de pulberi pentru obţinerea unui produs compact; sinterizarea produsului compactat la temperaturi înalte, într-o perioadă de timp caracteristică. Este de preferat ca pulberea de cupru să aibă mărimea particulei mai mică sau de maximum 10 mium, iar pulberea de grafit să aibă un diametru al particulelor de cel mult 5 mium. Condiţiile de compactare se pot realiza cu o presiune cuprinsă între 500 şi 1600 Mpa, timp de 5...10 min. Sinterizarea pulberilor se poate face în forme compacte, la temperaturi între 960 şi 1100°C, sub atmosferă protectoare de Hşi N, sau prin alt procedeu de încălzire sau presurizare.

Claims

RO 118456 Β

Tabelul 7 (continuare)

Compoziție (%) ’ Densitatea aproximativă (g/cm³) Colectivitate electrică (% IACS) Duritate (HRB)

62Cu, 38 Grafit 3, 65 3 28

65Cu, 35 Grafit 3. 15 3 30

75Cu, 25 Grafit 3, 25 0, 51 21

92Cu, 8 Grafit 7, 30 41 40

95Cu, 5 Grafit 6, 30 34 38

96Cu, 4 Grafit 7, 75 42 40

21 Cu, 79 C 2, 2 0, 25 28

35Cu, 65 C 2, 5 2 28

50Cu, 50 C 2, 75 5 28

65Cu, 35 C 3, 5 8 20B

75Cu, 25 C 4, 0 21 18

95Cu, 5 C 7, 57 40-46 38HR15-T

Se preconizează că materialele compozite ale invenției pot fi utilizate ca perii de contact pentru motoare electrice, pantografe și piese polare pentru aplicații la liniile electrice de iluminat, generatori de putere și alte componente electrice, ca, de exemplu, întrerupătoare 335 etc. în plus, metoda specială de obținere descrisă mai sus e în mod avantajos simplă și economică.

în interiorul acestei specificații și a cerințelor care urmează, în afară de cazul în care contextul necesită astfel, cuvântul “a cuprinde” și varianta ca “cuprinde” și “cuprinzând” vor fi înțelese ca referitoare la includerea unei unități stabilite sau a unui grup de unități sau 340 etape, dar nu la excluderea unei alte unități sau grup de unități sau etape.

Specialiștii vor aprecia că invenția descrisă mai sus este susceptibilă a avea variante sau modificări, altele decât cele descrise în mod special. Se înțelege că invenția include toate aceste variante și modificări.

Invenția de asemenea, include toate etapele, caracteristicile, compozițiile și compușii 345 la care s-a făcut referire sau au fost indicați în această specificație, individual sau colectiv și toate combinațiile de oricare două sau mai multe din numitele etape sau caracteristici.

Revendicări

350

1. Material compozit cupru-grafit cu rezistivitate electrică redusă și rezistență la uzură îmbunătățită, cu densitate de minimum 6 g/cm³ obținut prin amestecarea, compactarea și sinterizarea unor cantități de pulbere de cupru de puritate circa 99,9% și pulbere de grafit, având o matrice de rețea de cupru cu pori interiori, conținând grafit, cuprinzând o microstructură insulară cu grafit în rețeaua de cupru și având o valoare I.A.C.S. a conductivității stan- 355 dard de minimum 40%, obținută cu o dimensiune a particulelor pulberii de cupru de maximum 10pm și o dimensiune a particulelor pulberii de grafit de maximum 5 pm, conținând 65...90% cupru și 10...27% grafit.
2. Material compozit cupru-grafit, în conformitate cu revendicarea 1, care include o proporție de aditivi, unul sau mai mulți aleși dintre compușii Zn, MoS₂ și Si. 360

RO 118456 Β
3. Material compozit cupru-grafit, în conformitate cu revendicarea 1, în care mărimea procentajului în greutate a cuprului, în materialul compozit, este de cel puțin 68%.
4. Material compozit cupru-grafit, în conformitate cu revendicarea 1, care are o densitate cuprinsă între circa 6,3g/cm³ și circa 7,6g/cm³.
5. Material compozit cupru-grafit în conformitate cu revendicarea 1, care are o valoare a I.A.C.S. de cel puțin 45%.
6. Material compozit cupru-grafit, în conformitate cu revendicarea 1, care are o duritate Vickers de cel puțin 58.
7. Material compozit cupru-grafit, în conformitate cu revendicarea 1, în care compozitul a fost obținut prin amestecarea, compactarea și sinterizarea amestecurilor de pulberi de cupru și grafit, iar pulberea de cupru are o mărime cuprinsă între 5pm și circa 10 mesh.
8. Material compozit cupru-grafit, în conformitate cu revendicarea 1, în care pulberea de cupru are o mărime cuprinsă între 10pm și circa 400 mesh.
9. Material compozit cupru-grafit, în conformitate cu revendicarea 1, în care compozitul a fost obținut prin amestecarea, compactarea și sinterizarea amestecurilor de pulberi de cupru și grafit, iar pulberea de cupru, înainte de amestecare, a fost curățită și recoaptă într-o atmosferă controlată.
10. Material compozit cupru-grafit, în conformitate cu revendicarea 1, care este utilizat drept conductor electric pentru a colecta energia electrică de la liniile de curent amplasate deasupra.
11. Material compozit cupru-grafit, în conformitate cu revendicarea 1, care este utilizat drept sistem de transmitere a energiei electrice, incluzând un pantograf drept colector de energie.
12. Material compozit cupru-grafit, în conformitate cu revendicarea 1, care este utilizat la un dispozitiv pentru transferarea energiei electrice între conductori care se mișcă unul în raport cu celălalt, în care cel puțin unul dintre conductori cuprinde un material compozit cupru-grafit în conformitate cu revendicarea 1.
13. Material compozit cupru-grafit, în conformitate cu revendicarea 7, în care pulberea de cupru are o mărime de aproximativ 150-400 mesh.
14. Procedeu de obținere a unui material compozit cupru-grafit, conform revendicării 1, care cuprinde următoarele faze:

- purificarea pulberii de cupru prin recoacerea acesteia într-o atmosferă reducătoare și curățirea ei;

- amestecarea pulberii de cupru purificat cu cea de grafit;

- compactarea pulberilor amestecate sub o presiune cuprinsă între aproximativ 500 și 1600 Mpa;

- sinterizarea pulberii compactate la o temperatură cuprinsă între 960 și 1100°C, pentru o perioadă predeterminată, sub o atmosferă de H₂ și N₂, în care pulberea de cupru are o mărime variabilă a particulei nu mai mare de 10pm, iar pulberea de grafit are o mărime nu mai mare de aproximativ 5pm.
15. Procedeu în conformitate cu revendicarea 14, în care temperatura este ridicată la un nivel între 600și 850°C, în timpul fazei de recoacere.
16. Procedeu în conformitate cu revendicarea 14, în care compactarea este bidimensională, iar presiunea de compactare este cuprinsă între circa 500 și circa 1600 Mpa.
17. Procedeu în conformitate cu revendicarea 14, în care temperatura sinterizării este cuprinsă între 960 și 1100°C.
18. Procedeu în conformitate cu revendicarea 14, în care sinterizarea este efectuată într-o atmosferă neoxidantă.

RO 118456 Β
19. Procedeu în conformitate cu revendicarea 18, în care atmosfera neoxidantă include unul sau mai multe din următoarele gaze: monoxid de carbon, hidrogen, gaz natural 410 reformat cu apă, amestecuri reducătoare de gaze naturale endotermice sau exotermice și/sau amestecuri ale oricăruia dintre acestea cu un gaz mai puțin reactiv.
20. Procedeu în conformitate cu revendicarea 18, în care atmosfera neoxidantă este reducătoare și este formată dintr-un amestec de hidrogen și azot.
21. Procedeu în conformitate cu revendicarea 14, în care pulberea amestecată este 415 compactată dinamic.
22. Procedeu în conformitate cu revendicarea 21, în care frecvența șocului pentru compactarea dinamică este cuprinsă între 150 Hz. și 250 Hz.
23. Procedeu în conformitate cu revendicarea 14, în care etapa de curățire include una sau mai multe din etapele de separare magnetică, electrostatică sau centrifugală. 420
24. Procedeu în conformitate cu revendicarea 14, în care atmosfera reducătoare include unul sau mai multe dintre gazele: monoxid de carbon, hidrogen, gaz natural reformulat cu apă, amestecuri reducătoare de gaze naturale endotermice sau exotermice și/sau amestecuri oricare dintre acestea cu un gaz mai puțin reactiv.
25. Procedeu în conformitate cu revendicarea 14, în care atmosfera reducătoare cu- 425 prinde un amestec de hidrogen și azot.
26. Procedeu în conformitate cu revendicarea 14, în care amestecul de pulberi include unul sau mai mulți dintre compușii Zn, MoS₂ și Si.
27. Procedeu în conformitate cu revendicarea 14, în care componenții materialului compozit cupru-grafit sunt selectați pentru a asigura compozitului o densitate cuprinsă între 430 circa 6,3g/cm³ și circa 7,6g/cm³.
28. Procedeu în conformitate cu revendicarea 14, în care amestecul de pulberi este supus la comprimare izotermică la cald.

Președintele comisiei de examinare: ing. Anghel Radu

Examinator: ing. Arghirescu Marius