[发明专利]一种自润滑Al2O3弥散强化铜碳导电复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种自润滑Al₂O₃弥散强化铜碳导电复合材料及其制备方法，属于导电耐磨材料技术领域。本发明的自润滑Al₂O₃弥散强化铜碳导电复合材料，由以下质量百分比的组分组成：0.3～0.6％Al₂O₃，0.5～2.0％碳纤维，余量为铜。本发明的自润滑Al₂O₃弥散强化铜碳导电复合材料，在Al₂O₃弥散强化铜合金材料中加入碳纤维，使得Al₂O₃弥散强化铜合金材料在保持原有的高强度、高导电率的基础上，有良好的自润滑性能，从而显著提高Al₂O₃弥散强化铜合金材料在载流摩擦磨损条件下的耐磨性。

技术领域

本发明涉及一种自润滑Al₂O₃弥散强化铜碳导电复合材料及其制备方法，属于导电耐磨材料技术领域。

背景技术

导电摩擦材料被广泛应用于如高速铁路系统、地铁系统的电力传输系统以及电机电刷等，这类材料不仅要求具有良好的耐磨性，还要求有优良的导电性能。铜合金是一种在实际应用广泛的导电材料，其具有电导率、导热率较高的优点，但同时也存在强度较低的问题。采用弥散强化铜基复合材料较好地解决了这一问题。这种复合材料是将呈弥散分布的第二相微粒-氧化物增强相直接加入到铜基体中或通过特定的工艺原位生成呈弥散分布的第二相微粒-氧化物增强相，这种增强相的热稳定性极高，能够钉扎位错、晶界、亚晶界，从而阻碍位错运动，然后抑制再结晶，使基体的强度大幅度提升，特别是高温强度得到大幅度的提升。

内氧化法是利用合金中某些活性溶质元素的选择氧化，控制温度、时间、氧分压等工艺参数可获得强化相弥散均匀的材料的一种材料制备工艺。采用内氧化法制备的Al₂O₃弥散强化铜合金，Al₂O₃颗粒是在铜基体中细小弥散分布，尺寸为纳米级，因析出的Al₂O₃颗粒尺寸小，其对铜基材的导电性影响小，同时弥散强化的效果更显著，采用内氧化法制备的铜基材料具有高导电性、高强度尤其是高温强度高的优点。

随着导电摩擦材料应用范围的扩大，对其性能提出了更高的要求，如希望其在具有高耐磨性和高强度的同时，还具有较好的摩擦磨损性能。现有技术中，申请公布号为CN102978434A的中国发明专利申请中公开了一种短纤维与颗粒协同增强铜基复合材料：铜粉，短纤维采用纳米碳纤维，加入量1.2wt％，颗粒采用氧化锆，加入量为0.5wt％；混粉工艺为高能球磨分散，烧结方式为热等静压工艺，直接粉末成形，粉末装入包装套中，然后使用氮气、氩气作为加压介质，使粉末直接加热加压烧结成型。该复合材料采用粉末冶金法进行制备得到，加入的颗粒在制备的加热过程中会发生长大，颗粒的强化效果会因其尺寸的长大而下降。

发明内容

本发明的目的是提供一种自润滑Al₂O₃弥散强化铜碳导电复合材料，能够显著提高其在载流磨损条件下的耐磨性。

本发明还提供了一种上述自润滑Al₂O₃弥散强化铜碳导电复合材料的制备方法。

为了实现以上目的，本发明的自润滑Al₂O₃弥散强化铜碳导电复合材料所采用的技术方案是：

一种自润滑Al₂O₃弥散强化铜碳导电复合材料，由以下质量百分比的组分组成：0.3～0.6％Al₂O₃，0.5～2.0％碳纤维，余量为铜。

所述Al₂O₃的粒径为5～20nm。