[发明专利]一种铜基纳米石墨复合材料的制备方法及其复合材料

说明书

本发明公开了一种铜基纳米石墨复合材料的制备方法，包括如下步骤：S1、原料，骨料铜基为纯铜粉，粉料为纳米石墨粉；S2、雾化，将骨料通过电动力学雾化，其冷却速率达105‑106K/s，其平均粒度为0.1‑5μm；S3、脱脂，将雾化后的骨料和纳米石墨粉分别放入碱洗溶液中进行超声波作用脱脂，碱洗溶液温度通常为65‑75℃，浸泡5‑10min；S4、混料，将S2个S3处理后的骨料与粉料按照重量比为20:80‑25:75混合，并加入液态介质混合均匀；S7、一次烧结，将混合后的材料在通氩气防止其氧化的前提下进行烧结，温度为800‑950℃、烧结保温加压时间为10‑15min、烧结压强为50‑80MPa；S8、再次烧结，采用放电等离子烧结工艺得到的铜基纳米石墨复合材料。本发明还公开了通过上述方法制备的复合材料。

技术领域

本发明涉及新型炭材料，特别是涉及一种铜基纳米石墨复合材料的制备方法及其复合材料。

背景技术

在受电弓滑板应用领域中，电力机车安全行使更是重中之重，受电弓滑板与弓网摩擦时，直接与接触网导线接触，同时在不同环境下行走，更是要求其材料必须具备良好的减磨性和自润滑性、导电性、抗冲击性以及耐腐蚀、耐电弧等性能。

铜-石墨复合材料同时兼备了铜基体的高强度、导电性、导热性、耐烧蚀性等优异性能，还具有石墨的耐腐蚀性、自润滑性以及电热导等性能，其综合性能更是电刷和电接触导电零部件的理想材料，其应用遍布于轨道交通、航天航空、军事、机械等领域。

在铜石墨电刷应用领域其以酚醛树脂为粘结剂，铜、铅、石墨等粉末为原料，混合后再进行制备。由于受石墨或配比影响，在混合的过程中存在严重的粉末分布不均匀现象，因此其性能又了改变，最终致使其某方面性能弱，在使用过程中出现一系列问题。

因此，申请人提出一种铜基纳米石墨复合材料的制备方法及其复合材料，其设备要求低、操作简便、增强体分散性好。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种铜基纳米石墨复合材料的制备方法及其复合材料。

为实现上述目的，本发明提供了一种铜基纳米石墨复合材料的制备方法，包括如下步骤：

S1、原料，骨料铜基为纯铜粉，粉料为纳米石墨粉；

所述纯铜粉的密度为8.92×103/cm3，电阻率为1.694*10-8Ω·m，纯度99.9%；

所述纳米石墨粉的粒度为50-100nm；

S2、雾化，将骨料通过电动力学雾化，其冷却速率达105-106K/s，其平均粒度为0.1-5μm；

S3、脱脂，将雾化后的骨料和纳米石墨粉分别放入碱洗溶液中进行超声波作用脱脂，碱洗溶液温度通常为65-75℃，浸泡5-10min；

S4、混料，将S2个S3处理后的骨料与粉料按照重量比为20:80-25:75混合均匀；混合通常采用湿混机械法，即骨料与粉料在混料机中以液体为介质进行均匀混合；优选地，所述液态介质为乙醇；

S7、一次烧结，将混合后的材料在通氩气防止其氧化的前提下进行烧结，温度为800-950℃、烧结保温加压时间为10-15min、烧结压强为50-80MPa；

S8、再次烧结，采用放电等离子烧结工艺得到的铜基纳米石墨复合材料，其分散性良好，同时样品结合情况良好，综合理化指标优异。

优选地，所述纯铜粉的密度为8.92×103/cm3，电阻率为1.694*10-8Ω·m，纯度99.9%；所述纳米石墨粉的粒度为50-100nm。

优选地，，所述液态介质为乙醇。

优选地，在S3中还加入有乳化剂，所述的乳化剂为NA2SIO3.5H2O。