一种铜-石墨电极材料的制备方法技术

技术编号：41103686 阅读：2 留言：0更新日期：2024-04-25 13:59

一种铜‑石墨电极材料的制备方法，所述的电极材料以铜为基体材料，石墨为掺杂相，所述的铜质量百分比为95‑98％，石墨质量百分比为5‑2％；所述的铜‑石墨电极材料的制备方法，包括：通过自制的震动混料机混合均匀；称取一定质量的混合粉末，采用模具冷压成型，应用真空炉进行烧结；烧结后的坯料进行加热，通过挤压模具热挤压变形；采用冷拉拔模具将热挤压变形后的坯料进行拉拔；冷拉拔后的坯料经真空炉加热退火，去除应力。本发明专利技术优点：提高了铜石墨的强度和硬度，生产效率高，解决了粉末冶金烧结坯料空隙率大、硬度低的问题，提高了导电率，应用此方式制造的铜‑石墨复合电极材料石墨颗粒分布均匀、综合性能良好。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电工合金材料制备方法，特别涉及一种铜-石墨电极材料的制备方法。

技术介绍

1、铜-石墨复合材料既具备铜材料的高强度、高导热、高导电率的特性，同时也具有石墨润滑性能好等特点，具有优良的综合性能，是用于制造自润滑摩擦零件、电接触零部件的理想材料。广泛应用于交通、运输、电力、航空航天领域，而根据铜、石墨含量的不同用在电接触材料及电刷等。

2、铜-石墨材料通常根据性能的要求不同，采用不同的工艺进行制备，所制得的复合材料在机械性能和使用性能方面也存在着较大的差别，如果要提高复合材料的的综合性能需要从成分和工艺两个因素进行考虑，总体而言，铜-石墨复合材料的制备工艺主要分两大类：一类是采用半固态铸造工艺，另一类是采用粉末冶金制造工艺，前一种主要适合大规模生产，铸造的工艺过程复杂，控制有难度，设备要求高，而粉末冶金方法利用现有常规设备即可完成制造，相对而言工艺简单。但是粉末冶金制造方法也存在一些问题，如铜和石墨分布是否均匀，致密度如何提高和孔隙率如何降低等问题。

3、石墨颗粒的存在，特别是具有优良润滑性能的鳞片状石墨的存在，起到润滑性能的同时，又对铜基体的机械性能起到负面影响，另一方面对于石墨颗粒度的选择有很大的关系，影响复合材料的强度、硬度和导电度。

4、本专利技术涉及如何制造高强度、高导电度铜-石墨复合材料，自行设计的混料设备和工艺，采用现有真空烧结炉进行烧结，将热挤压、冷拉拔及低温回火相结合，可实现规模化生产，工艺简单、实施方便。

技术实现思路

<p>1、本专利技术的目的是在于提供一种制备的铜-石墨电极材料的制造方法，具备高导电率、强度高、硬度高及易于制造的特点。

2、本专利技术提供了一种铜-石墨电极材料的制备方法，其特征在于：所述的电极材料以铜为基体材料，石墨为掺杂相，所述的铜质量百分比为95-98％，石墨质量百分比为5-2％；

3、所述的铜-石墨电极材料的制备方法，包括：

4、步骤一：通过自制的震动混料机混合均匀；

5、步骤二：称取一定质量的混合粉末，采用模具冷压成型，应用真空炉进行烧结；

6、步骤三：烧结后的坯料进行加热，通过挤压模具热挤压变形；

7、步骤四：采用冷拉拔模具将热挤压变形后的坯料进行拉拔；

8、步骤五：冷拉拔后的坯料经真空炉加热退火，去除应力。

9、所述的步骤一中，所选用的石墨粉粒度在15-40微米，铜粉粒度40-70微米；混料前石墨粉分散处理：将石墨和无水乙醇按照重量比1:(2～3)进行配比，同时加入重量比为0.5-1.0％的乙二醇，采用超声波分散处理20-30分钟；

10、将分散后的石墨粉与铜粉进行混合后过筛，放入干燥箱内，80-100℃干燥20～30分钟，通过干燥，去除大部分酒精；

11、干燥后的混合粉末与直径5mm-10mm不锈钢球按照重量比1:(2～3)放入震动混料机进行震动混合5～7小时，混合过程进行抽真空，防止在震动混料过程中粉体氧化。

12、所述的步骤二中，冷压成型后坯料的密度为理论密度的80-85％，真空烧结温度900℃-950℃，保温时间3-5小时；

13、步骤三中，真空烧结的坯料进行850-900℃加热保温30-50分钟用特定挤压模具进行热挤压，挤压变形率控制在30％-90％，通过此工艺步骤热挤压后的坯料达到理论密度，实现铜石墨材料致密化。

14、所述的步骤四中,热挤压后的批量进行冷拉拔处理，变形率控制在10％-20％，有效提高铜石墨复合材料的拉伸强度、硬度等机械性能。

15、所述的步骤五中，冷拉拔后的坯料在真空炉内进行200-300℃退火处理，去除应力。

16、本专利技术与现有技术相比，其优点在于：

17、本专利技术所述的铜-石墨电极材料的制备方法，与现有制造技术相比，如于立鹏等人的专利技术专利《一种高强高导铜-石墨复合材料及其制备方法》以及李美霞等人的专利技术专利《一种铜基受电工滑板及其制备方法》等相比较，本专利技术铜石墨复合材料的制造方法，在混料工序采用自行设计的震动混料方式，能使粉料混合更均匀的同时，又不改变铜粉和石墨粉的粒度分布，同时有真空系统，可以防止粉料混合过程中的氧化发生，特别针对密度差比较大的细粉效果明显，方法简单，而且采用烧结后热挤压+冷拉拔+加热回火相结合的方式有效提高了铜石墨的强度和硬度，避免采用热压烧结的方法进行制造，生产效率高，解决了粉末冶金烧结坯料空隙率大、硬度低的问题，同时也不添加第三相元素，保证复合材料在达到理论密度的情况下，提高了导电率，应用此方式制造的铜-石墨复合电极材料石墨颗粒分布均匀、综合性能良好。

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【技术保护点】

1.一种铜-石墨电极材料的制备方法，其特征在于：所述的电极材料以铜为基体材料，石墨为掺杂相，所述的铜质量百分比为95-98％，石墨质量百分比为5-2％；

2.根据权利要求1所述的铜-石墨电极材料的制备方法，其特征在于：所述的步骤一中，所选用的石墨粉粒度在15-40微米，铜粉粒度40-70微米；混料前石墨粉分散处理：将石墨和无水乙醇按照重量比1:(2～3)进行配比，同时加入重量比为0.5-1.0％的乙二醇，采用超声波分散处理20-30分钟；

3.根据权利要求1所述的铜-石墨电极材料的制备方法，其特征在于：所述的步骤二中，冷压成型后坯料的密度为理论密度的80-85％，真空烧结温度900℃-950℃，保温时间3-5小时。

4.根据权利要求1所述的铜-石墨电极材料的制备方法，其特征在于：所述的步骤三中，真空烧结的坯料进行850-900℃加热保温30-50分钟用特定挤压模具进行热挤压，挤压变形率控制在30％-90％，通过此工艺步骤热挤压后的坯料达到理论密度，实现铜石墨材料致密化。

5.根据权利要求1所述的铜-石墨电极材料的制备方法，其特征在于

6.根据权利要求1所述的铜-石墨电极材料的制备方法，其特征在于：所述的步骤五中，冷拉拔后的坯料在真空炉内进行200-300℃退火处理，去除应力。

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【技术特征摘要】

3.根据权利要求1所述的铜-石墨电极材料的制备方法，其特征在于：所述的步骤二中，冷压成型后坯料的密度为理论密度的80-85％，真空烧结温度900℃-950℃，保温时间3-5...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨永泽，石强，钱文陟，
申请(专利权)人：沈阳金昌蓝宇新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：

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