[发明专利]一种铜基石墨自润滑梯度功能材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种铜基石墨自润滑梯度功能材料及其制备方法，是将铜粉作为基体材料、石墨粉作为润滑相，混合均匀并通过电磁振动获得梯度粉末，再经压制、烧结，从而获得铜基石墨自润滑梯度功能材料。本发明所获得的铜基石墨自润滑梯度功能材料，从上至下石墨粉含量逐渐均匀降低、铜粉含量逐渐均匀升高，使其上层具有优异的润滑作用、下层具有铜本身的强度和硬度，拓宽了其应用范围；且本发明的制备方法简单、产品性能稳定，可实现工业生产。

技术领域

本发明属于铜基石墨复合材料领域，具体涉及一种铜基石墨自润滑梯度功能材料的制备方法。

背景技术

铜是一种高导电、导热材料，具有很好的延展性、耐腐蚀、耐磨损等性能。石墨呈灰黑色，具有很多优良的特性，如化学稳定性、耐高温性、导电导热性、润滑性等。许多学者将石墨作为润滑相添加在铜基体中，制备出铜基石墨复合材料，以发挥其优良的性能。铜基石墨作为一种耐磨、润滑材料被广泛应用，如已广泛应用在电气(电刷、电触头等)、机械制造行业(仪器仪表中零部件的使用、滑动轴承等)、交通运输(发动机中的导向套、轴套等)，以及一些涉及到摩擦(电摩擦)应用的场合，如轨道列车中的机车闸瓦、制动闸片、受电弓滑板等。

但是目前随着高铁、航空航天等行业的发展，对于材料的耐磨、润滑性等性能有了更高的要求，因此需要发展一种更加耐磨以及润滑性能更加优良的材料，来满足这种应用场合的需求。

发明内容

基于上述现有技术所存在的问题，本发明提供了一种铜基石墨自润滑梯度功能材料的制备方法，旨在通过梯度成分的合理设计，获得具有更优耐磨性和润滑性的铜基石墨复合材料。

本发明为实现发明目的，采用如下技术方案：

一种铜基石墨自润滑梯度功能材料的制备方法，其特点在于：将铜粉作为基体材料、石墨粉作为润滑相，混合均匀并通过电磁振动获得梯度粉末，再经压制、烧结，从而获得铜基石墨自润滑梯度功能材料。

进一步地，所述铜粉与所述石墨粉混合的体积百分比为80％-98％：20％-2％。

进一步地：所述石墨为鳞片状石墨、球形石墨或石墨纤维；所述石墨粉的尺寸为150-5000目。

进一步地：所述铜粉为球形铜粉、片状铜粉或电解铜粉；所述铜粉的尺寸为200-500目。

进一步地，本发明铜基石墨自润滑梯度功能材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤1、按配比称取石墨粉和铜粉，利用轴式辊磨机混合均匀，获得混合粉末；

步骤2、将所述混合粉末倒入压制模具中，通过带动模具电磁振动，获得梯度粉末；

步骤3、将所述梯度粉末压制成型；

步骤4、用氨分解气体(N₂、H₂)为保护气氛，对成型后样品进行烧结，即获得铜基石墨自润滑梯度功能材料。

进一步地，步骤1中，轴式辊磨机的转速为300-800r/min，混合时间为30min-2h。具体的时间和转速根据石墨粉和铜粉不同的体积百分比来确定。

进一步地，步骤2中，振动时间为10-15s，振动频率为20-50Hz，振动强度为无量纲加速度Γ＝4π²f²A/g，且Γ为4-5，其中：f为振动频率、A为振幅、g为重力加速度。

进一步地，步骤3中，所述压制成型的压力为400-600MPa，保压时间为5-10min。具体压制压力根据产品性能的要求进行选择。