具有低摩擦系数BN/Cu复合材料的制备方法技术

本发明专利技术公开的具有低摩擦系数BN/Cu复合材料的制备方法，具体包括以下步骤：步骤1，将铜粉和氮化硼粉末按照一定的比例机械混粉后，得到混合粉末；步骤2，将步骤1的混合粉末冷压成坯；步骤3，对冷压形成的坯进行热压烧结，随后随炉降温冷却，得到BN/Cu复合材料。改善了BN/Cu复合材料的摩擦磨损性能，利用氮化硼代替纯铜通过热压烧结法所制备出的BN/Cu复合材料的组织分布均匀，其摩擦系数相比纯铜减小了40％～47％，且该复合材料的硬度高。本发明专利技术所制备的数BN/Cu复合材料摩擦系数降低，合金的磨损率相对较小，耐磨性好，可以应用在摩擦减磨材料、电接触材料和机械零件材料等领域。

Fabrication of BN/Cu Composites with Low Friction Coefficient

The preparation method of BN/Cu composite material with low friction coefficient disclosed by the invention includes the following steps: step 1, mixing copper powder and boron nitride powder mechanically according to a certain proportion to obtain mixed powder; step 2, cold pressing the mixed powder of step 1 into billet; step 3, hot pressing sintering the billet formed by cold pressing, then cooling with furnace, to obtain BN/Cu composite material. Material. The friction and wear properties of BN/Cu composites were improved. The structure of BN/Cu composites prepared by hot pressing sintering with boron nitride instead of pure copper was uniform. The friction coefficient of BN/Cu composites was reduced by 40%-47% compared with pure copper, and the hardness of the composites was high. The NBN/Cu composite prepared by the invention has lower friction coefficient, relatively small wear rate of the alloy and good wear resistance, and can be applied in the fields of friction and wear reducing materials, electrical contact materials and mechanical parts materials.

【技术实现步骤摘要】
具有低摩擦系数BN/Cu复合材料的制备方法
本专利技术属于金属材料制备方法
，涉及一种具有低摩擦系数BN/Cu复合材料的制备方法。
技术介绍
铜基复合材料是典型的面心结构金属，具有良好的塑性变形能力和优良的导电及导热性能，在铜基体上加入颗粒、晶须、纤维等高强度材料，既能保持铜的导电导热性，又可以改善铜的硬度、耐磨性和高温抗蠕变性能，满足电子、电器及导电相关的其他工业领域的需要。随着铜基复合材料应用的越来越广泛，对其性能的要求越来越高，其具有高导电、高强度和高耐磨性能铜基复合材料以不能满足现有的需求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种具有低摩擦系数BN/Cu复合材料的制备方法，所制得BN/Cu复合材料硬度高，摩擦系数降低，耐磨性好。本专利技术所采用的技术方案是：具有低摩擦系数BN/Cu复合材料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤1，将铜粉和氮化硼粉末按照一定的比例机械混粉后，得到混合粉末；步骤2，将步骤1的混合粉末冷压成坯；步骤3，对冷压形成的坯进行热压烧结，随后随炉降温冷却，得到BN/Cu复合材料。本专利技术的特点还在于，步骤1中将氮化硼粉末和铜粉按照一定比例装入混料机中，其中，氮化硼粉末占BN/Cu复合材料总质量的0.5-2％，然后按铜粉和氮化硼粉总质量的1:1加入不锈钢磨球，并向混料机中添加粉末总质量1％的无水乙醇作为粘合剂，以120r/min的转速混粉4h，得到混合粉末。步骤2中将混合粉末采用冷压模具冷压成坯，在冷压过程中压强为300MPa，保压时间为30s。步骤3具体包括以下步骤：步骤3.1、热压烧结；将对冷压形成的坯先放入石墨坩埚中，随后一起放入气氛保护热压炉中，以20℃/min由室温升温至900℃，保温30min；随后以10℃/min加热至1000-1060℃，保温30-60min，并加压7-28MPa；步骤3.2、降温冷却；随炉降温冷却至室温，得到BN/Cu复合材料。步骤3.1中热压烧结过程中在氢气保护气氛下进行烧结。步骤3.2中降温冷却在氮气气氛保护下降温。本专利技术的有益效果是：本专利技术的具有低摩擦系数BN/Cu复合材料的制备方法，改善了BN/Cu复合材料的摩擦磨损性能，利用氮化硼代替纯铜通过热压烧结法所制备出的BN/Cu复合材料的组织分布均匀，其摩擦系数相比纯铜减小了40％～47％，且该复合材料的硬度高。本专利技术所制备的数BN/Cu复合材料摩擦系数降低，合金的磨损率相对较小，耐磨性好，可以应用在摩擦减磨材料、电接触材料和机械零件材料等领域。附图说明图1是本专利技术实施例1制备的BN/Cu复合材料组织形貌图；图2是本专利技术实施例1-4所制备的BN/Cu复合材料的摩擦系数图；图3是本专利技术实施例2所制备的BN/Cu复合材料与采用热压烧结方法制备纯铜的摩擦磨损系数随时间变化的对比图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。本专利技术提供了一种具有低摩擦系数BN/Cu复合材料的制备方法，具体包括以下步骤：步骤1，将铜粉和氮化硼粉末按照一定的比例机械混粉后，得到混合粉末；步骤2，将步骤1的混合粉末冷压成坯；步骤3，对冷压形成的坯进行热压烧结，随后随炉降温冷却，得到BN/Cu复合材料。其中，步骤1中将氮化硼粉末和铜粉按照一定比例装入混料机中，其中，氮化硼粉末占BN/Cu复合材料总质量的0.5-2％，然后按铜粉和氮化硼粉总质量的1:1加入不锈钢磨球，并向混料机中添加粉末总质量1％的无水乙醇作为粘合剂，以120r/min的转速混粉4h，得到混合粉末。步骤2中将混合粉末采用冷压模具冷压成坯，在冷压过程中压强为300MPa，保压时间为30s。步骤3具体包括以下步骤：步骤3.1、热压烧结；将对冷压形成的坯先放入石墨坩埚中，随后一起放入气氛保护热压炉中，以20℃/min由室温升温至900℃，保温30min；随后以10℃/min加热至1000-1060℃，保温30-60min，并加压7-28MPa；步骤3.2、降温冷却；随炉降温冷却至室温，得到BN/Cu复合材料。步骤3.1中热压烧结过程中在氢气保护气氛下进行烧结。步骤3.2中降温冷却在氮气气氛保护下降温。氮化硼粉末的尺寸为100nm。实施例1称取纳米级氮化硼粉末1.5wt.％、余量为铜粉(40-60μm)，装入混料机中，然后按铜粉和氮化硼粉总质量的1:1加入不锈钢磨球，并向混料机中添加粉末总质量1％的无水乙醇作为粘合剂，以120r/min的转速混粉4h得混合粉末；将混合粉末采用冷压模具冷压成坯，在冷压过程中压强为300MPa，保压时间为30s冷压成坯；将冷压形成的坯放入Φ21石墨坩埚中，随后一起放入气氛保护热压炉中，以20℃/min由室温升温至900℃，保温30min，随后以10℃/min加热至1040℃，保温50min，并加压21MPa，最后随炉冷却至室温，制得BN/Cu复合材料，其中，烧结过程中在氢气保护气氛下进行烧结，降温在氮气气氛保护下降温。所得BN/Cu复合材料的电导率是84.34％IACS，硬度58.4HB，致密度是97.61％，摩擦系数的均值是0.54。所制得的BN/Cu复合材料的组织形貌如图1所示。实施例2称取纳米级氮化硼粉末0.5wt.％、余量为铜粉(40-60μm)，装入混料机中，然后按铜粉和氮化硼粉总质量的1:1加入不锈钢磨球，并向混料机中添加粉末总质量1％的无水乙醇作为粘合剂，以120r/min的转速混粉4h得混合粉末；将混合粉末采用冷压模具冷压成坯，在冷压过程中压强为300MPa，保压时间为30s冷压成坯；将冷压形成的坯放入Φ35石墨坩埚中，随后一起放入气氛保护热压炉中，以20℃/min由室温升温至900℃，保温30min，随后以10℃/min加热至1000℃，保温30min，并加压7MPa，最后随炉冷却至室温，制得BN/Cu复合材料，其中，烧结过程中在氢气保护气氛下进行烧结，降温在氮气气氛保护下降温。所得BN/Cu复合材料的电导率是94.78％IACS，硬度56.8HB，致密度是98.99％，摩擦系数的均值是0.486。实施例3称取纳米级氮化硼粉末1.0wt.％、余量为铜粉(40-60μm)，装入混料机中，然后按铜粉和氮化硼粉总质量的1:1加入不锈钢磨球，并向混料机中添加粉末总质量1％的无水乙醇作为粘合剂，以120r/min的转速混粉4h得混合粉末；将混合粉末采用冷压模具冷压成坯，在冷压过程中压强为300MPa，保压时间为30s冷压成坯；将冷压形成的坯放入Φ21石墨坩埚中，随后一起放入气氛保护热压炉中，以20℃/min由室温升温至900℃，保温30min，随后以10℃/min加热至1020℃，保温40min，并加压14MPa，最后随炉冷却至室温，得BN/Cu复合材料，其中，烧结过程中在氢气保护气氛下进行烧结，降温在氮气气氛保护下降温。所得BN/Cu复合材料的电导率是89.04％IACS，硬度62.4HB，致密度是98.36％，摩擦系数的均值是0.467。实施例4称取纳米级氮化硼粉末2.0wt.％、余量为铜粉(40-60μm)，装入混料机中，后按铜粉和氮化硼粉总质量的1:1加入不锈钢磨球，并向混料机中添加粉末总质量1％的无水乙醇作为粘合剂，以120r/min的转速混粉4h得混合粉末；将混合粉末采用冷压模具冷压成本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.具有低摩擦系数BN/Cu复合材料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤1，将铜粉和氮化硼粉末按照一定的比例机械混粉后，得到混合粉末；步骤2，将步骤1的混合粉末冷压成坯；步骤3，对冷压形成的坯进行热压烧结，随后随炉降温冷却，得到BN/Cu复合材料。

【技术特征摘要】
1.具有低摩擦系数BN/Cu复合材料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤1，将铜粉和氮化硼粉末按照一定的比例机械混粉后，得到混合粉末；步骤2，将步骤1的混合粉末冷压成坯；步骤3，对冷压形成的坯进行热压烧结，随后随炉降温冷却，得到BN/Cu复合材料。2.如权利要求1所述的具有低摩擦系数BN/Cu复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1中将氮化硼粉末和铜粉按照一定比例装入混料机中，其中，氮化硼粉末占BN/Cu复合材料总质量的0.5-2％，然后按铜粉和氮化硼粉总质量的1:1加入不锈钢磨球，并向混料机中添加粉末总质量1％的无水乙醇作为粘合剂，以120r/min的转速混粉4h，得到混合粉末。3.如权利要求1所述的具有低摩擦系数BN/Cu复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2中将混合粉末采用冷压模具冷压...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹军涛，雷艺，石浩，陈玉莹，梁淑华，姜伊辉，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61