[发明专利]一种银碳化钨石墨烯电接触材料及其制备方法

说明书

本发明公开一种银碳化钨石墨烯电接触材料及其制备方法，所述材料采用银作为基体材料，碳化钨作为第一增强相，石墨烯作为第二增强相，镍作为第三增强相。本发明还公开该材料的制备方法：运用化学法制备得到银/氧化石墨烯/镍复合粉；将碳化钨粉与银/氧化石墨烯/镍复合粉球磨复合，得到银/碳化钨/氧化石墨烯/镍复合粉体，再对该复合粉体进行还原处理得到银/碳化钨/石墨烯/镍复合粉体；通过粉末冶金技术或预制体压制成型、气压熔渗技术制备得到材料。本发明采用化学共沉淀的方法引入镍元素，再通过球磨混粉，使银和镍与碳化钨形成机械合金化结构，确保碳化钨与基体的结合良好，操作简单、工艺易控，易实现规模化生产。

技术领域

本发明涉及一种材料技术领域的电接触复合材料的制备方法，具体地说，涉及的是一种银碳化钨石墨烯电接触材料及其制备方法。

背景技术

银碳化钨复合材料是目前广泛使用的电接触材料之一。由于纯银的力学性能及电接触性能不足，为满足电接触材料的使用要求，都会采用增加其他增强体与银复合制备银基电接触材料。碳化钨被作为大电流银基电接触材料的最佳增强体而被广泛使用。钨材料在大电流通断的过程中会生成钨酸盐和钨氧化物，导致触头接触电阻增大，进而触头温升上升，最终造成触头发生熔焊导致开关失效，而碳化钨比钨单质稳定，不易生成氧化物或钨酸盐，应用过程中具有更优的可靠性。

银碳化钨石墨也是近年来发展比较快的一款电接触材料，石墨的加入改善了材料的抗熔焊性能，但由于石墨与其他组分的比重差别大，经常存在材料成分不均匀的现象，使产品可靠性降低。

石墨烯作为一种新型碳的出现，以其优异的导电、导热、高强度等特点而备受关注。虽然石墨烯增强金属基复合材料的研究发展缓慢，但石墨烯优异的导电、导热及机械性能将给金属基复合材料性能提升带来重大变革。石墨烯与传统增强体的结合，也将是石墨烯获得重大突破的关键，用石墨烯的某些性能弥补传统材料的缺陷，从而使传统材料得到优化改良。

公开号为CN 103824710A的中国发明专利，提供了一种银包覆碳化钨粉末制备银碳化钨触头材料的方法及其产品，其技术方案是以硝酸银晶体、碳化钨粉为原料，通过化学包覆制粉及液相熔渗工艺制备银碳化钨电触头。该发明专利中将碳化钨及铜粉同时加入硝酸银进行置换反应，那么显而易见的，银将首先沉积在铜粉表面，而并不能像该发明专利所述银均匀的沉积在碳化钨表面。另外，银与碳化钨不润湿，如果希望通过化学法进行包覆，必须对碳化钨进行活化、酸化、敏化等处理，再进行化学沉积或包覆，该发明专利存在许多需要优化的地方。

公开号为CN 104388739A的中国发明专利，提供了一种银碳化钨镍触头材料及其制备方法。该方法是将银粉和碳化钨粉混合，所得银碳化钨混合粉末与高纯镍球和水置于球磨机中进行球磨，所得球磨后的银碳化钨混合粉末经干燥、退火、成型、熔渗处理。该发明将银碳化钨混合粉末与高纯镍球和水按特定配比置于球磨机中进行球磨特定时间。该发明专利中球磨介质为水，高纯镍球在球磨过程中，被硬质颗粒碳化钨磨损，获得微纳镍粉，此时球磨过程产生的高温足以使微纳镍粉在水中氧化，生成氧化镍，而氧化镍与碳化钨无法结合，进而无法获得镍覆着的碳化钨颗粒。另外，通过磨球的方式引入元素镍，所得到的镍颗粒均为不规则形貌，且镍含量极难控制，无法满足电接触领域要求，也无法稳定进行规模生产应用。

公开号为CN 102051496A的中国发明专利，提供了一种银碳化钨石墨触头材料及其制备方法，电触头电触头材料的主体成分包括：碳化钨-碳化锆固溶体11％-14％，石墨2％-6％，添加剂0.3％～0.6％，余量为银；其中，所述的添加元素为以下元素中的一种或几种组合：Ti、Co、Cr。该专利中引入碳化锆硬质相，但该物质对抗熔焊行能并没有显著特性，又会增加产品成本，不过该发明专利引入的石墨具有优良的抗熔焊性能，但是石墨与其他材料比重区别大，用普通的混粉方式会造成材料偏析，石墨团聚，带来许多性能影响。

因此，一种具有良好界面结合、抗熔焊性能好、环保、低成本、可控性好的生产工艺手段实现高性能银碳化钨电接触材料的制备具有重要的产业升级价值。

发明内容