RU2088682C1 - Caked composite copper-graphite material and method of preparation thereof - Google Patents

Caked composite copper-graphite material and method of preparation thereof Download PDF

Info

Publication number
RU2088682C1
RU2088682C1 RU95110654A RU95110654A RU2088682C1 RU 2088682 C1 RU2088682 C1 RU 2088682C1 RU 95110654 A RU95110654 A RU 95110654A RU 95110654 A RU95110654 A RU 95110654A RU 2088682 C1 RU2088682 C1 RU 2088682C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
copper
carbide
graphite
material according
particles
Prior art date
Application number
RU95110654A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU95110654A (en
Inventor
Иосиф Сергеевич Гершман
Николай Николаевич Репников
Радий Константинович Чужко
Анатолий Николаевич Тимофеев
Николай Александрович Буше
Игорь Иванович Чернокожев
Владимир Анатольевич Колягин
Николай Егорович Кирьянчев
Валентин Васильевич Бельдей
Original Assignee
Иосиф Сергеевич Гершман
Николай Николаевич Репников
Радий Константинович Чужко
Анатолий Николаевич Тимофеев
Николай Александрович Буше
Игорь Иванович Чернокожев
Владимир Анатольевич Колягин
Николай Егорович Кирьянчев
Валентин Васильевич Бельдей
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Иосиф Сергеевич Гершман, Николай Николаевич Репников, Радий Константинович Чужко, Анатолий Николаевич Тимофеев, Николай Александрович Буше, Игорь Иванович Чернокожев, Владимир Анатольевич Колягин, Николай Егорович Кирьянчев, Валентин Васильевич Бельдей filed Critical Иосиф Сергеевич Гершман
Priority to RU95110654A priority Critical patent/RU2088682C1/en
Publication of RU95110654A publication Critical patent/RU95110654A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2088682C1 publication Critical patent/RU2088682C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

FIELD: powder metallurgy. SUBSTANCE: invention is meant to be applied in production of electric-brush materials, in particular, those for contact insertions of current collectors of electric locomotives, tube railway trains, and other municipal electrified transport. According to invention, material is made up of graphite particles, 6.3-60%', at least one IV-VI group metal, 15-60%, and copper or its alloys, the balance. As IV-VI group metal, titanium, zirconium, hafnium, vanadium, niobium, tantalum, chromium, molybdenum, and tungsten are used. Material may additionally contain pyrolyzed carbon in the form of matrix in quantity 0.6-22.2% and also short carbon fibers at most 5 mm long and at most 8 mcm in diameter in quantity 0.1-4.2%. IV-VI group metal carbides are applied onto graphite particles and short carbon fibers in the form of continuous coating. Graphite particles may be made in the form of flat disks at most 250 mcm in diameter and 6-20 mcm thick. Copper and its alloys may be present in material as matrix. Preparation of such material includes mixing graphite particles clad by at least one IV-VI group metal carbide with copper or its alloy powder, formation of material from the mixture by way of single-axis pressing together with binder and subsequent caking of material at temperature higher than melting point of copper. When mixing, short carbon fibers are added. Caked material is saturated with pyrolysis carbon to form matrix. Preferably, saturation is carried out from methane-hydrogen mixture at 1028-1065 C and pressure 2-30 Torr. EFFECT: improved preparation procedure. 25 cl, 2 tbl

Description

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к медно-графитовым композиционным материалам и способам их изготовления и может быть использовано при производстве электрощеточных материалов, в частности для контактных вставок токоприемников электровозов, метропоездов и другого городского электрифицированного транспорта. The invention relates to powder metallurgy, in particular to copper-graphite composite materials and methods for their manufacture and can be used in the manufacture of brush materials, in particular for contact inserts of current collectors of electric locomotives, metro trains and other urban electrified vehicles.

Известен самосмазывающийся материал на меднографитовой основе, содержащий медь с не менее 0,5% фосфора, 4-25% твердой смазки (графит), и около 20% свинца. Известен способ получения этого материала включающий холодное прессование исходных порошковых компонент материала, термическую обработку при 750-850oC и последующее горячее или холодное прессование (патент Великобритании N 1148011, С 22 С 1/05, 1969). К недостаткам материала и способа его получения можно отнести его низкие прочностные свойства.Known self-lubricating material on a copper-graphite basis, containing copper with at least 0.5% phosphorus, 4-25% solid lubricant (graphite), and about 20% lead. A known method of producing this material includes cold pressing of the starting powder components of the material, heat treatment at 750-850 o C and subsequent hot or cold pressing (UK patent N 1148011, C 22 C 1/05, 1969). The disadvantages of the material and the method of its production include its low strength properties.

Известен спеченный медно-графитовый композиционный материал, применяющийся в производстве электроконтактов, содержащий 3-25 мас. пятиокиси тантала, окиси кобальта или окиси цинка остальное медь и графит. Известен также способ изготовления этого материала, включающий смешение исходных порошков меди, окислов металлов и графита в заданном соотношении, формование из подготовленной смеси контактов путем прессования под давлением 1-5 Т/см, последующее спекание в защитной атмосфере азота, водорода или вакууме при температуре 800-1000oC в течение 1-2 ч. Затем полученные контакты допрессовывают или калибруют, после чего проводят окончательный отжиг в защитной или нейтральной атмосфере при 450-500oC (авт. св. СССР N 139379, С 22 С 1/05, 1960). Данный материал, изготовленный в соответствии с известным способом, обладает удовлетворительными механическими и электрическими характеристиками, однако может применяться только в производстве контактов для низковольтной аппаратуры.Known sintered copper-graphite composite material used in the manufacture of electrical contacts, containing 3-25 wt. tantalum pentoxide, cobalt oxide or zinc oxide, the rest is copper and graphite. There is also a known method of manufacturing this material, comprising mixing the starting powders of copper, metal oxides and graphite in a predetermined ratio, forming contacts from the prepared mixture by pressing under a pressure of 1-5 T / cm, followed by sintering in a protective atmosphere of nitrogen, hydrogen or vacuum at a temperature of 800 -1000 o C for 1-2 hours. Then the obtained contacts are pressed or calibrated, after which they are finally annealed in a protective or neutral atmosphere at 450-500 o C (ed. St. USSR N 139379, С 22 С 1/05, 1960). This material, made in accordance with the known method, has satisfactory mechanical and electrical characteristics, but can only be used in the manufacture of contacts for low-voltage equipment.

Наиболее близким спеченным меднографитовым материалом к предложенному является материал (Справочник по щеткам электрических машин./ Под ред. Лившица П. С. М. 1983, с. 13.) Данный материал содержит 50-75 мас. меди или ее сплавов и графит с добавками свинца и олова остальное. Способ изготовления этого материала предусматривает смешение порошков, их прессование и спекание при температуре ниже 1000oC. К недостаткам материала-прототипа и способа его изготовления можно отнести то, что они не обладают высокими эксплуатационными характеристиками. Причиной этого является отсутствие смачивания в системе медь-графит, что обусловлено как выбором легирующих компонентов, так и проведением термической обработки при температурах ниже температуры плавления меди. Другим недостатком известных материалов, полученных известными способами является наличие в них экологически вредных добавок, таких как свинец, добавляемых, как правило, для снижения температуры спекания.The closest sintered copper-graphite material to the proposed one is the material (Handbook on brushes of electric machines. / Ed. Livshits P. S. M. 1983, p. 13.) This material contains 50-75 wt. copper or its alloys and graphite with additives of lead and tin the rest. A method of manufacturing this material involves mixing powders, pressing and sintering at a temperature below 1000 o C. The disadvantages of the material of the prototype and the method of its manufacture can be attributed to the fact that they do not have high performance characteristics. The reason for this is the lack of wetting in the copper-graphite system, which is due to both the choice of alloying components and the heat treatment at temperatures below the melting point of copper. Another disadvantage of the known materials obtained by known methods is the presence in them of environmentally harmful additives, such as lead, added, as a rule, to reduce the sintering temperature.

Таким образом, задачей на решение которой направлено изобретение, является создание принципиально новой серии экологически чистых композиционных медно-графитовых материалов с улучшенными эксплуатационными характеристиками, в частности, износо- и дугостойкостью с одновременным снижением интенсивности изнашивания медного контртела контактного провода. Thus, the problem to which the invention is directed is to create a fundamentally new series of environmentally friendly composite copper-graphite materials with improved performance, in particular, wear and arc resistance while reducing the wear rate of the copper counterbody of the contact wire.

Поставленная задача решается тем, что материал согласно изобретению имеет следующий состав в мас. частицы графита 6,3-60,0 по крайней мере один карбид металла IV-VI групп 15-60, медь или ее сплавы остальное. В качестве металлов IV-VI групп используют титан, цирконий, гафний, ванадий, ниобий, тантал, хром, молибден и вольфрам. Материал может дополнительно содержать пироуглерод в виде матрицы в количестве 0,6-22,2 мас. и может дополнительно содержать короткие углеродные волокна с длиной не более 5 мм и диаметром не более 8 мкм в количестве 0,1-4,2 мас. при предпочтительном содержании частиц графита 6,3-56,4 мас. Карбиды металлов IV-VI групп нанесенным на частицы графита, размер которых не должен превышать 250 мкм, в виде не образующего несплошностей покрытия. Частицы графита могут быть выполнены в форме плоских дисков с диаметром не более 250 мкм и толщиной 6-20 мкм. Медь или ее сплавы могут содержаться в материале в виде матрицы. Сплавы на основе меди могут содержаться в материале в виде матрицы. Сплавы на основе меди могут содержать от 0,5 до 5 мас. никеля или до 8 мас. по крайней мере одного металла, выбранного из группы, содержащей титан, цирконий, гафний и хром. The problem is solved in that the material according to the invention has the following composition in wt. particles of graphite 6.3-60.0 at least one metal carbide of groups IV-VI of groups 15-60, copper or its alloys the rest. As metals of groups IV-VI, titanium, zirconium, hafnium, vanadium, niobium, tantalum, chromium, molybdenum and tungsten are used. The material may further comprise pyrocarbon in the form of a matrix in an amount of 0.6-22.2 wt. and may additionally contain short carbon fibers with a length of not more than 5 mm and a diameter of not more than 8 microns in an amount of 0.1-4.2 wt. with a preferred content of particles of graphite 6.3-56.4 wt. Carbides of metals of groups IV-VI applied to graphite particles, the size of which should not exceed 250 microns, in the form of a coating that does not form discontinuities. Graphite particles can be made in the form of flat disks with a diameter of not more than 250 microns and a thickness of 6-20 microns. Copper or its alloys may be contained in the material in the form of a matrix. Copper-based alloys may be contained in the matrix material. Copper-based alloys may contain from 0.5 to 5 wt. nickel or up to 8 wt. at least one metal selected from the group consisting of titanium, zirconium, hafnium and chromium.

Способ получения вышеописанного спеченного меднографитового материала включает смешение частиц графита, плакированных карбидом по крайней мере одного металла IV-VI групп периодической системы с порошками меди или ее сплавов, формование из готовой смеси материала путем одноосного прессования с пластификатором и спекание материала при температуре выше температуры плавления меди. В процессе смешения добавляют короткие углеродные волокна. Процесс смешения проводят в течение не более 4 ч, причем первые 1-2 ч смешивают всухую, затем добавляют пластификатор и продолжают смешение еще в течение не более двух ч. Формование осуществляют путем одноосного прессования с нагрузкой 5-25 МПа. Спекание проводят в вакууме при температуре от 1100 до 1600oC, наиболее предпочтительная температура 1250oC. Спекание можно проводить также в атмосфере защитного газа (азота или аргона) при температуре 1350-1660oC, наиболее предпочтительная температура 1550oC. Спекание проводится в графитовых формах с обжатием от 5 до 20 МПа, предпочтительно от 7 до 10 МПа. После проведения процесса спекания проводят насыщение пироуглеродом. Предпочтительный вариант: насыщение проводится из смеси метана и водорода при 1028-1065oC при остаточном давлении 2-30 торр.A method of obtaining the above-described sintered copper-graphite material involves mixing graphite particles clad with carbide of at least one metal of groups IV-VI of the periodic system with powders of copper or its alloys, molding the material from a finished mixture by uniaxial pressing with a plasticizer and sintering the material at a temperature above the copper melting temperature . Short carbon fibers are added during the mixing process. The mixing process is carried out for no more than 4 hours, and the first 1-2 hours are mixed dry, then a plasticizer is added and mixing is continued for no more than two hours. The molding is carried out by uniaxial pressing with a load of 5-25 MPa. Sintering is carried out in vacuum at a temperature of from 1100 to 1600 o C, the most preferred temperature is 1250 o C. Sintering can also be carried out in a protective gas atmosphere (nitrogen or argon) at a temperature of 1350-1660 o C, the most preferred temperature is 1550 o C. Sintering in graphite forms with compression from 5 to 20 MPa, preferably from 7 to 10 MPa. After the sintering process, pyrocarbon is saturated. Preferred option: saturation is carried out from a mixture of methane and hydrogen at 1028-1065 o C at a residual pressure of 2-30 torr.

Техническая сущность изобретения состоит в следующем. The technical essence of the invention is as follows.

Графит обладает самосмазывающимся действием и способствует повышению износостойкости скользящих электрических контактов. Однако, скользящие контакты подвержены кроме трения другим видам нагрузки, способствующим повышению интенсивности изнашивания, таким как прохождению через контакты электрического тока, вызывающем появление дуговых и искровых разрядов. К интенсивному разрушению контактов также может привести низкая прочность графита и др. При содержании частиц графита в материале менее 6,3 мас. не может быть получена удовлетворительная износостойкость контактов. Ограничение содержания графита с верхней стороны 60 мас. обусловлено невозможностью создания композиционного материала с высоким значением электропроводности, т.к. медь представляет собой отдельные включения, а не матрицу. Graphite has a self-lubricating effect and helps to increase the wear resistance of sliding electrical contacts. However, sliding contacts are subject to other types of load, in addition to friction, contributing to an increase in wear rate, such as the passage of electric current through the contacts, causing the appearance of arc and spark discharges. The low contact strength of graphite, etc. can also lead to intense contact destruction. When the content of graphite particles in the material is less than 6.3 wt. satisfactory wear resistance of the contacts cannot be obtained. The restriction of the graphite content on the upper side of 60 wt. due to the impossibility of creating a composite material with a high value of electrical conductivity, because copper is a separate inclusion, not a matrix.

Модифицирование поверхности частиц графита карбидом или карбидами металлов IV-VI групп периодической системы улучшает смачивание в системе графит-медь. При отсутствии модификатора поверхности частиц графита у известных меднографитовых материалов в зоне электрического контакта происходит выпотевание меди, что является причиной их недостаточной дуго- и износостойкости. В материале, согласно изобретению, графит прочно связан в матрице из меди или ее сплавов и последняя представляет собой дисперсно-упрочненную медь или ее сплавы. При содержании карбидов менее 15 мас. нельзя получить сплошной слой на частицах графита. Это приводит к недостаточному смачиванию и снижению электропроводности материала и его дугостойкости. При содержании карбидов более 60 мас. резко возрастает интенсивности изнашивания медного контртела скользящего электрического контакта (коллектора электродвигателя, контактного провода и др.). Предпочтительное содержание карбида или карбидов составляет от 20 до 50 мас. наиболее предпочтительное от 25 до 40 мас. Modification of the surface of graphite particles with metal carbides or metal carbides of groups IV-VI of the periodic system improves wetting in the graphite-copper system. In the absence of a surface modifier of graphite particles in known copper-graphite materials, copper is sweating in the electric contact zone, which is the reason for their insufficient arc and wear resistance. In the material according to the invention, graphite is firmly bonded in a matrix of copper or its alloys, and the latter is dispersion hardened copper or its alloys. When the carbide content is less than 15 wt. it is impossible to obtain a continuous layer on graphite particles. This leads to insufficient wetting and a decrease in the electrical conductivity of the material and its arc resistance. With a carbide content of more than 60 wt. the wear rate of the copper counterbody of the sliding electric contact sharply increases (electric motor collector, contact wire, etc.). The preferred content of carbide or carbides is from 20 to 50 wt. most preferred from 25 to 40 wt.

Механическая прочность материала может быть повышена дополнительным введением короткого углеродного волокна с высоки м модулем упругости. При этом, если содержание углеродного волокна менее 0,1 мас. его присутствие не сказывается на механической прочности. В случае, когда содержание волокна превышает 4,2 мас. возникает сложность обеспечения его равномерного распределения по объему композиционного материала, что снижает его эксплуатационные характеристики. Предпочтительное содержание углеродного волокна от 0,1 до 3,0 мас. Наиболее предпочтительное от 0,2 до 1,8 мас. The mechanical strength of the material can be enhanced by the addition of a short carbon fiber with a high modulus of elasticity. Moreover, if the carbon fiber content is less than 0.1 wt. its presence does not affect mechanical strength. In the case when the fiber content exceeds 4.2 wt. it becomes difficult to ensure its uniform distribution over the volume of the composite material, which reduces its operational characteristics. The preferred carbon fiber content is from 0.1 to 3.0 wt. Most preferred from 0.2 to 1.8 wt.

Механическая прочность заявленного материала может быть также повышена дополнительным введением пироуглерода в количестве 0,6-22,0 мас. Пироуглерод может содержаться в материале в виде матрицы. При этом, материал может одновременно содержать как матрицу из меди или ее сплавов, так и матрицу из пироуглерода. Пироуглеродная матрица приводит к дополнительному упрочнению материала и повышению его износо- и дугостойкости. The mechanical strength of the claimed material can also be increased by the addition of pyrocarbon in an amount of 0.6-22.0 wt. Pyrocarbon may be contained in the material in the form of a matrix. In this case, the material may simultaneously contain both a matrix of copper or its alloys, and a matrix of pyrocarbon. Pyrocarbon matrix leads to additional hardening of the material and increase its wear and arc resistance.

Использование частиц графита в форме плоских дисков, позволяет получить анизотропные эксплуатационные характеристики. Если их диаметр превышает 250 мкм, то резко снижается прочность композиционного материала. Предпочтительными размерами являются: диаметр диска менее 80 мкм, толщина менее 20 мкм. The use of graphite particles in the form of flat disks allows one to obtain anisotropic performance characteristics. If their diameter exceeds 250 microns, then the strength of the composite material decreases sharply. Preferred sizes are: disc diameter less than 80 microns, thickness less than 20 microns.

Кроме того, материал согласно изобретению может дополнительно содержать никель, титан, цирконий, гафний и хром. Пределы содержания вышеуказанных компонентов выбираются исходя из получения достаточно высоких свойств, с одной стороны, и, исходя из ограничения резкого повышения температуры плавления медного сплава, с другой стороны. Предпочтительное содержание титана, циркония, гафния и хрома 2,0-6,0 мас. наиболее предпочтительное 3,5-5,0 мас. Предпочтительное содержание никеля 0,5-5,0 мас. наиболее предпочтительное 0,5-2,0. In addition, the material according to the invention may further comprise nickel, titanium, zirconium, hafnium and chromium. The content limits of the above components are selected on the basis of obtaining sufficiently high properties, on the one hand, and based on the limitation of a sharp increase in the melting temperature of a copper alloy, on the other hand. The preferred content of titanium, zirconium, hafnium and chromium 2.0-6.0 wt. most preferred 3.5-5.0 wt. The preferred nickel content of 0.5-5.0 wt. most preferred 0.5-2.0.

Выбор температуры спекания позволяет меди или ее сплавам самопроизвольно сформироваться в виде медной матрицы. В зависимости от атмосферы, в которой происходит спекание, регулируется температура спекания при использовании вакуума оптимальная температура составляет 1150-1350oC, при использовании защитной атмосферы оптимальная температура составляет 1450-1550oC, хотя эти значения температур не исчерпывают всех возможных.The choice of sintering temperature allows copper or its alloys to spontaneously form in the form of a copper matrix. Depending on the atmosphere in which the sintering takes place, the sintering temperature is regulated when using vacuum, the optimum temperature is 1150-1350 o C, when using a protective atmosphere, the optimum temperature is 1450-1550 o C, although these temperatures do not exhaust all possible.

Изобретение можно проиллюстрировать на следующем конкретном примере. The invention can be illustrated by the following specific example.

Частицы чешуйчатого (в форме плоских дисков) графита с покрытием из карбидов металлов IV-VI групп периодической системы с диаметром 45 мкм и толщиной не более 8 мкм, измельченное углеродное волокно с покрытием из этих же карбидов с длиной 2-3 мм, медный порошок с размером менее 60 мкм смешивали при соотношениях, указанных в табл.1. Смешение проводили в закрытом вращающемся барабане, так, что скорость вращения составляла 60 об/мин. Смешение проводили в течение 2 ч. Через 2 ч смешения добавили пластификатор формования 4% водный раствор поливинилового спирта и продолжили смешение еще в течение двух часов. Результат смешения прессовали в стальной пресс-форме по схеме одноосного нагружения с нагрузкой 10 МПа. Полученные сформованные образцы сушили при температуре 80-85oC в течение 3,5-4 ч.Particles of scaly (in the form of flat disks) graphite coated with metal carbides of groups IV-VI of the periodic system with a diameter of 45 μm and a thickness of not more than 8 μm, crushed carbon fiber coated with the same carbides with a length of 2-3 mm, copper powder with less than 60 microns in size were mixed at the ratios indicated in table 1. The mixing was carried out in a closed rotating drum, so that the rotation speed was 60 rpm. Mixing was carried out for 2 hours. After 2 hours of mixing, a molding plasticizer of 4% aqueous solution of polyvinyl alcohol was added and mixing was continued for another two hours. The result of mixing was pressed in a steel mold according to the uniaxial loading scheme with a load of 10 MPa. The obtained molded samples were dried at a temperature of 80-85 o C for 3.5-4 hours

После этого образцы помещали в графитовые формы и проводили спекание при температуре 1250oC в вакуумной печи при остаточном давлении 0,01 торр в течение 15 мин или при температуре 1550oC в печи сопротивления в защитной атмосфере в течение 5 мин. Полученные после спекания образцы композиционного материала насыщали пироуглеродом из смеси метана и углерода при температуре 1040oC в течение 120 ч при остаточном давлении от 2 до 30 торр. В результате получали образцы с размерами от 10х10х55 мм и до 30х45х270 мм, из которых механической обработкой изготавливали образцы для измерения плотности, электрического сопротивления, твердости по Роквеллу, износостойкости под воздействием тока.After that, the samples were placed in graphite molds and sintered at a temperature of 1250 ° C in a vacuum furnace at a residual pressure of 0.01 Torr for 15 minutes or at a temperature of 1550 ° C in a resistance furnace in a protective atmosphere for 5 minutes. Obtained after sintering, samples of the composite material were saturated with pyrocarbon from a mixture of methane and carbon at a temperature of 1040 ° C for 120 hours at a residual pressure of 2 to 30 torr. As a result, samples were obtained with sizes from 10 × 10 × 55 mm to 30 × 45 × 270 mm, of which samples were machined to measure density, electrical resistance, Rockwell hardness, and wear resistance under the influence of current.

Износостойкость определяли на образцах в виде щетки размером 7х20х30 мм. Нагрузка на образец составляла 1 кг. Скорость перемещения провода составляла 0,63 м/сек при переменном токе 100 А. В течение длительности эксперимента около 24 ч количество проходов токоприемника составило около 100000. При этом, износ контактного провода не превысил 0,02 мм на 10000 проходов токоприемника, а износ композиционного материала оптимального состава не превысил 0,27 мм, в то время как для известного материала эти цифры, соответственно, 0,08 и 2,25 мм. Wear resistance was determined on the samples in the form of a brush measuring 7x20x30 mm. The load on the sample was 1 kg. The wire travel speed was 0.63 m / s with an alternating current of 100 A. During the experiment, about 24 hours, the number of passes of the current collector was about 100,000. Moreover, the wear of the contact wire did not exceed 0.02 mm per 10,000 passes of the current collector, and the wear of the composite the optimal composition of the material did not exceed 0.27 mm, while for the known material these figures are, respectively, 0.08 and 2.25 mm.

В табл. 1 приведены составы заявленного спеченного меднографитового материала, а в табл. 2 приведены свойства этих составов. In the table. 1 shows the compositions of the claimed sintered copper-graphite material, and in table. 2 shows the properties of these compounds.

Claims (23)

1. Спеченный медно-графитовый композиционный материал, содержащий частицы графита и медь или сплав на основе меди, отличающийся тем, что он дополнительно содержит по крайней мере один карбид металла IV VI групп Периодической системы при следующем соотношении компонентов, мас. 1. Sintered copper-graphite composite material containing graphite particles and copper or a copper-based alloy, characterized in that it additionally contains at least one metal carbide of groups IV of the VI Periodic Table in the following ratio of components, wt. Частицы графита 6,3 60,0
По крайней мере один карбид металла IV VI групп Периодической системы - 15 60
Медь или сплав на основе меди Остальное
2. Материал по п. 1, отличающийся тем, что содержит 10 60 мас. частиц графита.
Graphite particles 6.3 60.0
At least one metal carbide, IV VI groups of the Periodic system - 15 60
Copper or copper based alloy
2. The material according to p. 1, characterized in that it contains 10 to 60 wt. particles of graphite.
3. Материал по п.1, отличающийся тем, что содержит 6,3 56,4 мас. частиц графита. 3. The material according to claim 1, characterized in that it contains 6.3 to 56.4 wt. particles of graphite. 4. Материал по п.1, отличающийся тем, что в качестве карбида металла IV
VI групп содержит карбид титана, карбид циркония, карбид гафния, карбид ванадия, карбид ниобия, карбид тантала, карбид хрома, карбид молибдена и карбид вольфрама.
4. The material according to claim 1, characterized in that as the metal carbide IV
Group VI contains titanium carbide, zirconium carbide, hafnium carbide, vanadium carbide, niobium carbide, tantalum carbide, chromium carbide, molybdenum carbide and tungsten carbide.
5. Материал по п.1, отличающийся тем, что содержит карбид или карбиды в качестве покрытия частиц графита, не содержащего несплошностей. 5. The material according to claim 1, characterized in that it contains carbide or carbides as a coating for graphite particles that do not contain discontinuities. 6. Материал по п. 1, отличающийся тем, что содержит частицы графита с размером не более 250 мкм. 6. The material according to p. 1, characterized in that it contains particles of graphite with a size of not more than 250 microns. 7. Материал по п. 6, отличающийся тем, что содержит частицы графита в форме плоских дисков с толщиной 6 20 мкм. 7. The material according to p. 6, characterized in that it contains graphite particles in the form of flat disks with a thickness of 6 to 20 microns. 8. Материал по п.3, отличающийся тем, что дополнительно содержит 0,6 20 мас. пироуглерода. 8. The material according to claim 3, characterized in that it further comprises 0.6 to 20 wt. pyrocarbon. 9. Материал по п.8, отличающийся тем, что содержит пироуглерод в виде матрицы. 9. The material of claim 8, characterized in that it contains pyrocarbon in the form of a matrix. 10. Материал по пп.3 и 8, отличающийся тем, что дополнительно содержит 0,1 4,2 мас. коротких углеродных волокон длиной не более 5 мм и диаметром 6 8 мкм. 10. The material according to PP.3 and 8, characterized in that it further comprises 0.1 to 4.2 wt. short carbon fibers with a length of not more than 5 mm and a diameter of 6 8 microns. 11. Материал по п.10, отличающийся тем, что содержит карбид или карбиды в качестве покрытия коротких углеродных волокон, не содержащего несплошностей. 11. The material according to claim 10, characterized in that it contains carbide or carbides as a coating of short carbon fibers, not containing discontinuities. 12. Материал по п. 1, отличающийся тем, что сплавы на основе меди содержат 0,5 5,0 мас. никеля. 12. The material according to p. 1, characterized in that the copper-based alloys contain 0.5 to 5.0 wt. nickel. 13. Материал по п. 1, отличающийся тем, что сплавы на основе меди содержат по крайней мере один элемент, выбранный из группы, содержащей титан, цирконий, гафний и хром в количестве не более 8 мас. 13. The material according to p. 1, characterized in that the copper-based alloys contain at least one element selected from the group consisting of titanium, zirconium, hafnium and chromium in an amount of not more than 8 wt. 14. Материал по пп.1, 9, 11 и 12, отличающийся тем, что содержит медь или сплав на основе меди в виде матрицы. 14. The material according to claims 1, 9, 11 and 12, characterized in that it contains copper or an alloy based on copper in the form of a matrix. 15. Материал по п.2, отличающийся тем, что сплав на основе меди содержит по крайней мере один металл, выбранный из группы, содержащей титан, цирконий, гафний и хром при следующем соотношении компонентов в материале, мас. 15. The material according to claim 2, characterized in that the copper-based alloy contains at least one metal selected from the group consisting of titanium, zirconium, hafnium and chromium in the following ratio of components in the material, wt. Частицы графита 10 60
По крайней мере один карбид металла IV VI групп Периодической системы - 25 40
По крайней мере один металл, выбранный из группы, содержащей титан, цирконий, гафний и хром 3,50 5,00
Медь Остальное
16. Материал по п.10, отличающийся тем, что сплав на основе меди содержит по крайней мере один металл, выбранный из группы, содержащей никель, титан, цирконий, гафний и хром, при следующем соотношении компонентов в материале, мас.
Graphite particles 10 60
At least one metal carbide of the IV VI groups of the Periodic system - 25 40
At least one metal selected from the group consisting of titanium, zirconium, hafnium and chromium 3.50 5.00
Copper Else
16. The material of claim 10, wherein the copper-based alloy contains at least one metal selected from the group consisting of nickel, titanium, zirconium, hafnium and chromium, in the following ratio of components in the material, wt.
Частицы графита 6,30 56,4
Карбид по крайней мере одного металла, выбранного из IV VI групп Периодической системы 25 40
Пироуглерод 0,6 22,2
Углеродные волокна 0,2 1,8
По крайней мере один металл, выбранный из группы, содержащей
Никель 1,0 1,5
Титан 3,5 5,0
Цирконий 3,5 5,0
Гафний 3,5 5,0
Хром 3,5 5,0
Медь Остальное
при этом материал содержит частицы графита в виде плоских дисков с диаметром не более 250 мкм и толщиной не более 20 мкм, а сплав на основе меди и пироуглерод в виде матрицы.
Graphite particles 6.30 56.4
Carbide of at least one metal selected from groups IV to IV of the Periodic System 25 40
Pyrocarbon 0.6 22.2
Carbon fiber 0.2 1.8
At least one metal selected from the group consisting of
Nickel 1.0 1.5
Titanium 3.5 5.0
Zirconium 3.5 5.0
Hafnium 3.5 5.0
Chrome 3.5 5.0
Copper Else
the material contains graphite particles in the form of flat disks with a diameter of not more than 250 microns and a thickness of not more than 20 microns, and an alloy based on copper and pyrocarbon in the form of a matrix.
17. Способ изготовления спеченного медно-графитового композиционного материала, включающий смешение частиц графита с порошком меди или ее сплавов, формирование из готовой смеси материала и его спекание, отличающийся тем, что смешение проводят в течение не более 4 ч, в качестве частиц графита используют частицы графита с предварительно нанесенным на них сплошным покрытием из по крайней мере одного карбида металла IV VI групп Периодической системы, а спекание проводят при температуре выше температуры плавления меди. 17. A method of manufacturing a sintered copper-graphite composite material, comprising mixing particles of graphite with a powder of copper or its alloys, forming a material from the finished mixture and sintering, characterized in that the mixture is carried out for no more than 4 hours, particles are used as graphite particles graphite with a preliminary coating on them of a continuous coating of at least one metal carbide of IV group VI of the Periodic system, and sintering is carried out at a temperature above the melting point of copper. 18. Способ по п.17, отличающийся тем, что в процессе смешивания дополнительно добавляют короткие углеродные с предварительно нанесенным на них сплошным покрытием из по крайней мере одного карбида металла IV VI групп Периодической системы. 18. The method according to 17, characterized in that during the mixing process additionally add short carbon with pre-applied continuous coating of at least one metal carbide of groups IV VI of the Periodic system. 19. Способ по пп.17 и 18, отличающийся тем, что через 1 2 ч смешивания компонентов материала в него добавляют пластификатор и продолжают смешение в течение не более 2 ч. 19. The method according to PP.17 and 18, characterized in that after 1 2 hours of mixing the components of the material, a plasticizer is added to it and mixing continues for no more than 2 hours. 20. Способ по п.17, отличающийся тем, что формование осуществляют путем одноосного прессования с нагрузкой 5 20 МПа. 20. The method according to 17, characterized in that the molding is carried out by uniaxial pressing with a load of 5 to 20 MPa. 21. Способ по п.17, отличающийся тем, что спекание проводят в вакууме при 1100 1350oС.21. The method according to 17, characterized in that the sintering is carried out in vacuum at 1100 1350 o C. 22. Способ по п. 17, отличающийся тем, что спекание проводят в нейтральной атмосфере при 1350 1660oС.22. The method according to p. 17, characterized in that the sintering is carried out in a neutral atmosphere at 1350 1660 o C. 23. Способ по п.17, отличающийся тем, что спекание проводят в графитовых формах с обжатием 5 20 МПа. 23. The method according to 17, characterized in that the sintering is carried out in graphite forms with compression of 5 to 20 MPa. 24. Способ по п.17, отличающийся тем, что после спекания проводят насыщение пироуглеродом. 24. The method according to 17, characterized in that after sintering, pyrocarbon is saturated. 25. Способ по п.24, отличающийся тем, что насыщение пироуглеродом проводят в смеси метона и водорода при 1028 1065oС при остаточном давлении 2 30 Торр.25. The method according to paragraph 24, wherein the saturation with pyrocarbon is carried out in a mixture of methone and hydrogen at 1028 1065 o With a residual pressure of 2 30 Torr.
RU95110654A 1995-06-23 1995-06-23 Caked composite copper-graphite material and method of preparation thereof RU2088682C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU95110654A RU2088682C1 (en) 1995-06-23 1995-06-23 Caked composite copper-graphite material and method of preparation thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU95110654A RU2088682C1 (en) 1995-06-23 1995-06-23 Caked composite copper-graphite material and method of preparation thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU95110654A RU95110654A (en) 1997-04-10
RU2088682C1 true RU2088682C1 (en) 1997-08-27

Family

ID=20169299

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU95110654A RU2088682C1 (en) 1995-06-23 1995-06-23 Caked composite copper-graphite material and method of preparation thereof

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2088682C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2522584C1 (en) * 2013-03-29 2014-07-20 Негосударственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский новый университет" (НОУ ВПО "РосНОУ") Method of material manufacturing for arc-quenching and electric break contacts and material
CN108165809A (en) * 2018-01-11 2018-06-15 湖南科技大学 A kind of graphite-copper based composites with network blackboard and preparation method thereof

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР N 139379, кл. C 22 C 1/05, 1961. Справочник по щеткам электрических машин. /Под ред. П.С.Лифшица. - М.: 1983, с. 13. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2522584C1 (en) * 2013-03-29 2014-07-20 Негосударственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский новый университет" (НОУ ВПО "РосНОУ") Method of material manufacturing for arc-quenching and electric break contacts and material
CN108165809A (en) * 2018-01-11 2018-06-15 湖南科技大学 A kind of graphite-copper based composites with network blackboard and preparation method thereof
CN108165809B (en) * 2018-01-11 2019-11-08 湖南科技大学 A kind of graphite-copper based composites and preparation method thereof with network blackboard

Also Published As

Publication number Publication date
RU95110654A (en) 1997-04-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5531943A (en) Method of making a carbon/metal composite
RU2088682C1 (en) Caked composite copper-graphite material and method of preparation thereof
JP2016204220A (en) Graphite powder stuck with metal nanoparticle, and method for producing powder
EP0572044A2 (en) Carbon/metal composite
JPS5820906B2 (en) Carbide heat-resistant material
CN109422534B (en) Carbon sliding plate and preparation method and application thereof
RU2150444C1 (en) Material for current-conducting contact products, method of making said material, and product
JPS60235767A (en) Sliding member and manufacture
JP4479014B2 (en) A current collector strip made of fired copper-impregnated carbon that exhibits excellent wear resistance at high speeds
JPS5937731B2 (en) sliding member
JP2697581B2 (en) Current collector slides made of sintered copper impregnated carbon material with high toughness and high conductivity
JPH09149503A (en) Current collecting sliding member
JPS61245957A (en) Production of current collecting material
JP4198419B2 (en) Carbon-based sintered sliding plate material with wear resistance
JPH01270571A (en) Production of carbon material for sliding and current collection
JP3111740B2 (en) Pantograph slides made of lead-impregnated Fe-based sintered alloy for high-speed electric vehicles
JPS6365741B2 (en)
JPH03164471A (en) Carbon/metal composite and production thereof
JPH0833109A (en) Current collecting pantograph slider material of copper-infiltrated fe-bas sintered alloy with high wear resistance and electric conductivity
JPH053202B2 (en)
JP3111739B2 (en) Pantograph slides made of lead-impregnated Fe-based sintered alloy for high-speed electric vehicles
JPH04131353A (en) Fe-based sintered current collecting and sliding material having excellent wear resistance
JPH0833108A (en) Current collecting pantograph slider material of copper-infiltrated fe-base sintered alloy with high wear resistance and electric conductivity
JPH0833107A (en) Current collecting pantograph slider mateiral of copper-infiltrated fe-base sintered alloy with high wear resistance and electric conductivity
JPS637349A (en) Sliding plate for current collection