高导电耐磨减摩铜基复合材料的制备工艺制造技术

一种高导电耐磨减摩铜基复合材料的制备工艺。用于滑动电接触技术领域。本发明专利技术以电解铜粉、镀镍或镀铜ＳｉＣ粉以及镀铜石墨粉为原料，通过干混、加分散剂湿混、冷压、烧结、热挤压或热压而制得高导电耐磨减摩铜基复合材料。本发明专利技术合理选择基体和增强物的种类，并科学地进行了成分设计，通过加入力学性能优良且价格便宜的ＳｉＣ颗粒作为增强物，获得了导电、导热性高，耐磨性能良好，而且制备供应比较简单、成本较低的颗粒增强铜基复合材料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种金属基复合材料的制备工艺，具体是一种高导电耐磨减摩铜基复合材料的制备工艺。用于滑动电接触

技术介绍
随着电子、机械、航空、航天等工业的快速发展，迫切需要开发具有良好导电性、导热性、耐磨性，且机械性能优良、价格适中的功能材料，例如作为电子材料、耐磨材料、热阻材料、电刷材料以及喷嘴材料等。铜基复合材料可保持铜本身优良的导电导热性能，同时通过加入单一或混杂的增强体可赋予材料更高的机械性能和良好的摩擦学特性，所以在滑动电接触等领域有着广阔的应用前景。目前制备非连续增强铜基复合材料的主要工艺有内氧化法、真空混合铸造法、机械合金化法等。经检索发现，郑会錞等，发表的“新型电阻焊电极材料-弥散强化铜”，该文提及内氧化法的相对成熟，它是将熔炼的Cu-Al固溶合金用高压气体将熔体雾化成粉末，并按理论配比与氧化剂混合均匀后封装在真空容器中，然后加热到高温，使氧化剂分解生成氧扩散到Cu-Al合金颗粒中，优先与铝反应生成细小的Al2O3弥散质点。当合金全部被氧化后，将粉末置于还原气氛中加热以除去多余的氧，然后采用各种常规工艺可将处理后的金属粉制成全密实型材。由于这些工艺比较复杂、材料质量难以控制、对设备条件要求较高，所以成本高、离规模生产还有一定的距离。同时，由于铜和大多数陶瓷的润湿性较差，密度差较大，采用常规方法制备时容易产生增强物的聚集，导致颗粒分布不均匀，且增强体与基体的界面结合不好。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术中的不足，提供一种高导电耐磨减摩铜基复合材料的制备工艺，按所需比例将金属粉末和非连续增强物在干混或湿混的条件下混合均匀，使其解决了的增强物分布问题，所制得的铜基复合材料具有良好的导电、导热性高，耐磨性能，而且制备供应比较简单、成本较低。本专利技术是通过下述方案实现的，本专利技术制备工艺以电解铜粉、镀镍或镀铜SiC粉以及镀铜石墨粉为原料，通过干混、加分散剂湿混、冷压、烧结、热挤压或热压而制得高导电耐磨减摩铜基复合材料。以下对本专利技术作进一步的说明，工艺步骤为(1)取电解铜粉、镀镍SiC粉末及镀铜石墨粉搅拌干混，加入重量百分比(下同)为0.1％的分散剂，搅拌均匀，然后装入常规混粉装置中混合3-5小时。(2)将混合的粉末装入模具中，在130-160Mpa的压力下冷压成坯，保压5分钟。(3)将上述压坯置于氨分解炉中烧结，烧结温度800-850℃，烧结时间3小时；炉冷。(4)将已烧结的压坯加热并预热，然后将已预热的压坯放入挤压模具中挤压成形。所述的步骤(4)，对于不含石墨的材料将已烧结的压坯加热到790-810℃，保温5分钟；同时挤压模具在350℃的温度下预热，然后将已预热的压坯放入挤压模具中挤压成形，挤压比为10∶1；对于含石墨的材料将已烧结的压坯加热到810-830℃，保温5分钟，同时热压模具在300℃的温度下预热，将已预热的压坯放入热压模具中在180Mpa的压力下热压成形，保压时间为10分钟。本专利技术合理选择基体和增强物的种类，并科学地进行了成分设计，通过加入力学性能优良且价格便宜的SiC颗粒作为增强物，获得了导电、导热性高，耐磨性能良好，而且制备供应比较简单、成本较低的颗粒增强铜基复合材料。对材料的测试结果表明增强物分布均匀，材料的致密度＞98％，布氏硬度(HB)78.1-88.9，电导率根据成分不同在69.9-82.6％IACS之间，热导率根据成分不同达到248-313W/mK；在MM200环-块式磨损试验机上的试验结果表明复合材料耐磨性能好，在载荷为100N，相对滑动速度为0.42m/s的干摩擦条件下，磨损率为纯铜的0.106-0.148，为冷拔Cu-0.65％Cr-0.08％Zr(重量百分比)合金的0.424-0.589；在0.42m/s磨损条件下，复合材料发生严重磨损的载荷为220-300N，大大高于基体的100N；使用扫描电子显微镜观察材料的磨损表明形貌，SiC颗粒增强物能减少粘着磨损，有利于提高整个摩擦副的寿命。具体实施例方式结合本
技术实现思路
提供以下实施例实施例1(1)取电解铜粉384.6g，平均粒度为14μm的镀镍SiC粉末15.4g，搅拌干混，然后加入0.52g20#机油，搅拌均匀，再装入常规混粉装置中混合4小时。(2)将混合的粉末装入模具中，在130Mpa的压力下冷压成坯，保压5分钟。(3)将上述压坯置于氨分解炉中烧结，烧结温度800℃，烧结时间3小时；炉冷。(4)将已烧结的压坯加热到790℃，保温5分钟；同时挤压模具在350℃的温度下预热。将已预热的压坯放入挤压模具中挤压成形，挤压比为10∶1。测试结果表明增强物分布均匀，材料的致密度为98.6％，布氏硬度(HB)78.1，电导率82.6％IACS，热导率313W/mK；在MM200环-块式磨损试验机上的干摩擦试验结果表明，在载荷100N，相对滑动速度为0.42m/s的干摩擦条件下，磨损率为纯铜的14.8％，为冷拔Cu-0.65％Cr-0.08％Zr合金的58.9％；在0.42m/s磨损条件下，复合材料发生严重磨损的载荷为220N；磨损表面形貌的扫描电子显微镜观察发现，与纯铜和冷拔Cu-0.65％Cr-0.08％Zr合金相比，复合材料的粘着磨损明显减少。实施例2(1)取电解铜粉384.6g，平均粒度为20μm的镀镍SiC粉末15.4g，搅拌干混，然后加入0.52g20#机油，搅拌均匀，再装入常规混粉装置中混合4小时。(2)将混合的粉末装入模具中，在140Mpa的压力下冷压成坯，保压5分钟。(3)将上述压坯置于氨分解炉中烧结，烧结温度820℃，烧结时间3小时；炉冷。(4)将已烧结的压坯加热到800℃，保温5分钟；同时挤压模具在350℃的温度下预热。将已预热的压坯放入挤压模具中挤压成形，挤压比为10∶1。测试结果表明增强物分布均匀，材料的致密度为98.5％，布氏硬度(HB)74.2，电导率83.7％IACS，热导率310W/mK；在MM200环-块式磨损试验机上的干摩擦试验结果表明，在载荷100N，相对滑动速度为0.42m/s的干摩擦条件下，磨损率为纯铜的14.6％，为冷拔Cu-0.65％Cr-0.08％Zr合金的58.0％；磨损表面形貌的扫描电子显微镜观察发现，与纯铜和冷拔Cu-0.65％Cr-0.08％Zr合金相比，复合材料的粘着磨损明显减少。实施例3(1)取电解铜粉376.2g，平均粒度为14μm的镀镍SiC粉末23.8/g，搅拌干混，然后加入0.6g20#机油分散剂，搅拌均匀，再装入常规混粉装置中混合4小时。(2)将混合的粉末装入模具中，在150Mpa的压力下冷压成坯，保压5分钟。(3)将上述压坯置于氨分解炉中烧结，烧结温度810℃，烧结时间3小时；炉冷。(4)将已烧结的压坯加热到800℃，保温5分钟；同时挤压模具在350℃的温度下预热。将已预热的压坯放入挤压模具中挤压成形，挤压比为10∶1。测试结果表明增强物分布均匀，材料的致密度为98.4％，布氏硬度(HB)82.4，电导率77.6％IACS，热导率272W/mK；在MM200环-块式磨损试验机上的干摩擦试验结果表明，在载荷100N，相对滑动速度为0.42m/s的干摩擦条件下，磨损率为纯铜的12.1％，为冷拔Cu-0.65％Cr-0.08％Zr合金的4本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高导电耐磨减摩铜基复合材料的制备工艺，其特征在于，以电解铜粉、镀镍或镀铜ＳｉＣ粉以及镀铜石墨粉为原料，通过干混、加分散剂湿混、冷压、烧结、热挤压或热压而制得高导电耐磨减摩铜基复合材料。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张国定，湛永钟，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]