CN105695776B - 一种石墨烯增强铜基电触头材料的制备方法 - Google Patents
一种石墨烯增强铜基电触头材料的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105695776B CN105695776B CN201610106147.8A CN201610106147A CN105695776B CN 105695776 B CN105695776 B CN 105695776B CN 201610106147 A CN201610106147 A CN 201610106147A CN 105695776 B CN105695776 B CN 105695776B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- copper
- graphene
- rare earth
- preparation
- electrical contact
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 91
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 67
- 239000010949 copper Substances 0.000 title claims abstract description 67
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 40
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims abstract description 51
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 51
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 36
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 36
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 34
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims abstract description 33
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 claims abstract description 32
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 25
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims abstract description 7
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 16
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 11
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 claims description 10
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 claims description 10
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 9
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 9
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 claims description 8
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 claims description 8
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 8
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 7
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052777 Praseodymium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N neodymium atom Chemical compound [Nd] QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- PUDIUYLPXJFUGB-UHFFFAOYSA-N praseodymium atom Chemical compound [Pr] PUDIUYLPXJFUGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 abstract description 11
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 abstract description 11
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 abstract description 7
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 abstract description 2
- 230000035939 shock Effects 0.000 abstract description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 abstract description 2
- 230000004927 fusion Effects 0.000 abstract 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 abstract 1
- 229910021538 borax Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 12
- 239000004328 sodium tetraborate Substances 0.000 description 12
- 235000010339 sodium tetraborate Nutrition 0.000 description 12
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 4
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910000946 Y alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 3
- GBAOZECSOKXKEL-UHFFFAOYSA-N copper yttrium Chemical compound [Cu].[Y] GBAOZECSOKXKEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001122 Mischmetal Inorganic materials 0.000 description 2
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002679 ablation Methods 0.000 description 2
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 2
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 2
- NWZSZGALRFJKBT-KNIFDHDWSA-N (2s)-2,6-diaminohexanoic acid;(2s)-2-hydroxybutanedioic acid Chemical compound OC(=O)[C@@H](O)CC(O)=O.NCCCC[C@H](N)C(O)=O NWZSZGALRFJKBT-KNIFDHDWSA-N 0.000 description 1
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical compound [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005751 Copper oxide Substances 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 1
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 1
- 229910000431 copper oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- BERDEBHAJNAUOM-UHFFFAOYSA-N copper(I) oxide Inorganic materials [Cu]O[Cu] BERDEBHAJNAUOM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KRFJLUBVMFXRPN-UHFFFAOYSA-N cuprous oxide Chemical compound [O-2].[Cu+].[Cu+] KRFJLUBVMFXRPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940112669 cuprous oxide Drugs 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- IKDUDTNKRLTJSI-UHFFFAOYSA-N hydrazine monohydrate Substances O.NN IKDUDTNKRLTJSI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 description 1
- 229910021652 non-ferrous alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 description 1
- 229910001404 rare earth metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/10—Alloys containing non-metals
- C22C1/1036—Alloys containing non-metals starting from a melt
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C9/00—Alloys based on copper
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
- C22F1/08—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of copper or alloys based thereon
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H11/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of electric switches
- H01H11/04—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of electric switches of switch contacts
- H01H11/048—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of electric switches of switch contacts by powder-metallurgical processes
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Contacts (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
- Conductive Materials (AREA)
Abstract
本发明涉及一种石墨烯增强铜基电触头材料的制备方法。制备方法为：将重量含量为1.0‑5.0%的石墨烯与95.0‑99.0%的铜粉球磨混粉、冷压成型、铜在中频炉中熔炼、铜熔体中稀土与铜‑石墨烯中间合金，浇铸工艺制成复合材料、去应力退火、加工成型。本发明在铜合金中添加石墨烯增强体作为骨架，使材料具有高硬度、高耐磨性、抗机械冲击性能、抗熔焊性。稀土的加入，提高铜合金电触头材料的抗氧化性和耐电弧烧损能力。
Description
技术领域
本发明涉及一种电触头材料的制备方法，尤其涉及一种石墨烯增强铜基电触头材料的制备方法。
背景技术
电触头材料是仪器仪表的关键部件，对仪器仪表的寿命和工作可靠性起着重要的作用。铜基触头材料由于价格低廉、导电、导热性能与银相近，近年来已部分代替银基触头，减少贵金属银的损耗。但是，由于铜触头材料极易氧化，生成具有低电阻率的氧化铜和氧化亚铜，增大了触头元件的接触电阻，使其在使用过程中容易发热，导致触头材料的可靠性和使用寿命降低。
现有专利文献（公开号102385938A），公开了一种金属基石墨烯复合电接触材料及其制备方法，电接触材料，包含0.02-10wt%的石墨烯，其余为金属基体材料。由于石墨烯增强相的加入，使该复合电接触材料具有比其他增强相复合电接触材料更好的导电、导热性能和更高的硬度和耐磨性。但因使用有毒有害的水合肼为还原剂，难以满足环保要求。
稀土在我国储量丰富，占世界稀土储量的80%，开发稀土元素添加的高品质有色合金是我国的独有优势。稀土元素比较活泼，添加到金属铜中，可以脱气除渣，细化晶粒，提高铜合金的耐腐蚀性能和耐磨损性能。
公开号为105063413A，公开了一种铜基触头材料及制备工艺，铜基触头材料包含以下重量成份，0.2-0.6％的镁，0.05-0.3％的锑，0.05-0.4％的铋，0.05- 0.3％的锡，0.05-0.3％的铬，0.005-0.05％硼，0.02-0.1％镧，0.2-0.5％石墨和余量的铜，通过加入适量的硼、锡、锑粉末，提高电触头制成品的强度和耐磨性。
公开号为101145450的中国专利，公布了一种特种粉末铜合金电触头材料，其特征在于：所述材料的组合物，按重量百分比的组分为：稀土：0.1％～1％，硼：0.01％～0.1％，铝：0.1％～1％，银：0.1％～1％，导电陶瓷：0.2％～2％，金刚石粉：0.2％～2％，余量为铜和不可避免的杂质。
上述两项专利都通过稀土或者稀土氧化物的添加来提高铜合金的耐蚀性、抗氧化性，但同时由于陶瓷颗粒、铬等低导电性的材料添加，在一定程度上降低了铜触头材料的导电、导热性能，因此难以获得综合性能优异的铜基触头材料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种导电性能好、接触电阻低且稳定、抗熔焊性能佳、硬度高及易制备的石墨烯增强铜基电触头材料的制备方法。
本发明是通过下面的技术方案来实现的。
一种石墨烯增强铜基电触头材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）将重量含量为1.0-5.0%的石墨烯、95.0-99.0%的铜粉装入球磨机混粉，冷压成型制成铜-石墨烯中间合金；
（2）纯度为99.9%的铜在中频炉中熔炼，采用玻璃或硼砂覆盖，防止铜熔体氧化，玻璃或硼砂质量为炉料重量的0.8-1.2%；
（3）在铜熔体中加入铜重量0.03-2.0%的稀土，充分搅拌制成铜-稀土合金熔体，再加入铜-稀土合金重量10-30%的铜-石墨烯中间合金，浇铸工艺制成复合材料；
（4）步骤（3）的复合材料去应力退火，退火后挤压或轧制加工成形，制成石墨烯增强铜基电触头材料。
优选地，所述步骤（1）中石墨烯的层数为N层，N为1-10，所述铜粉纯度为99.9%，粒度为150-300目。
优选地，所述步骤（1）中球磨机的工艺参数为：球磨罐先抽真空再通入氩气保护，转速150-350r/min，球磨15-20分钟，停止5分钟，顺时针、逆时针交替转动，总计混粉时间2-4h。为防止铜的氧化，球磨前球磨罐需抽真空，并通入氩气保护。在本发明的球磨参数范围内，可很好的控制石墨烯与金属合金混合粉末的分布状态。
优选地，步骤（1）中所述冷压成型压力为200-400MPa，保压时间3-5分钟。
优选地，步骤（3）中稀土选自镧、铈、钇、镨和钕中的一种或几种。添加的稀土金属为镧、铈、镨和钕的混合时，称为混合稀土金属。常见的有：富镧混合稀土金属和富铈混合稀土金属。富镧混合稀土金属中，镧占稀土总量的40％～45％，含铈、镨、钕分别低于5％、11％～13％和33％～37％。富铈混合稀土金属中，铈占稀土总量的50％～60％，含镧18％～28％、镨4％～6％和钕12％～20％。稀土采用铜箔包裹，直接压入铜熔体液面以下，保持3-5分钟后进行搅拌。
优选地，步骤（4）中退火温度为200℃-300℃，退火时间2-6小时。更优选地，退火时间为4小时。
优选地，所述步骤（4）中将冷压烧结坯料进行轧制，温度为600-850℃，轧制变形量80%-90%。
优选地，所述步骤（4）中将冷压烧结坯料进行挤压，挤压温度600-850℃，挤压比50：1-150：1。
本发明的有益成果是：
（1）本发明在铜合金中添加石墨烯增强体作为骨架，使材料具有高硬度、高耐磨性、抗机械冲击性能、抗电弧烧蚀性能。石墨烯以铜-石墨烯中间合金形式加入，球磨过程使石墨烯镶入铜颗粒中，避免了石墨烯在熔体中上浮，有利于石墨烯的均匀分布。
（2）稀土的加入，提高了铜合金电触头材料的抗氧化性和耐电弧烧损能力。
（3）普通铸造工艺生产，铜以中间合金形式加入，工艺简单，有利于大规模连续生产。
具体实施方式
实施例1
（1）将重量含量为1.0%石墨烯、99.0%的铜粉装入球磨机混粉，球磨机的工艺参数为：球磨罐先抽真空再通入氩气保护，转速150r/min，球磨20分钟，停止5分钟，顺时针、逆时针交替转动，总计混粉时间4h。混粉后冷压成型制成铜-石墨烯中间合金，压力为200MPa，保压时间5分钟，石墨烯为1-10层，所述铜粉纯度为99.9%，粒度为150目。
（2）纯度为99.9%的铜在中频炉中熔炼，采用玻璃或硼砂覆盖，防止铜熔体氧化，玻璃或硼砂质量为炉料重量的0.8-1.2%。
（3）在铜熔体中加入铜重量0.03%的稀土钇，稀土采用铜箔包裹，直接压入铜熔体液面以下，保持3-5分钟后，充分搅拌制成铜-钇合金，再将铜-石墨烯中间合金加入铜-钇合金中，加入量为铜-钇合金的10wt%，浇铸工艺制成复合材料。
（4）步骤（3）的复合材料去应力退火，退火温度为200℃，退火时间2小时。退火后挤压成型，挤压温度600℃，挤压比50:1，制成石墨烯增强铜基电触头材料。
实施例2
（1）将重量含量为5.0%石墨烯、95.0%的铜粉装入球磨机混粉，球磨机的工艺参数为：球磨罐先抽真空再通入氩气保护，转速350r/min，球磨15分钟，停止5分钟，顺时针、逆时针交替转动，总计混粉时间2h。混粉后冷压成型制成铜-石墨烯中间合金，压力为400MPa，保压时间3分钟，石墨烯为1-10层，所述铜粉纯度为99.9%，粒度为300目。
（2）纯度为99.9%的铜在中频炉中熔炼，采用玻璃或硼砂覆盖，防止铜熔体氧化，玻璃或硼砂质量为炉料重量的0.8-1.2%。
（3）在铜熔体中加入铜重量2%的富镧混合稀土金属，稀土采用铜箔包裹，直接压入铜熔体液面以下，保持3-5分钟后，充分搅拌制成铜-稀土合金。再将铜-石墨烯中间合金加入铜-稀土合金中，加入量为铜-稀土合金的30wt%，浇铸工艺制成复合材料。
（4）步骤（3）的复合材料去应力退火，退火温度为300℃，退火时间4小时。退火后挤压，挤压温度850℃，挤压比150:1，制成石墨烯增强铜基电触头材料。
实施例3
（1）将重量含量为2.0%石墨烯、98.0%的铜粉装入球磨机混粉，球磨机的工艺参数为：球磨罐先抽真空再通入氩气保护，转速200r/min，球磨15分钟，停止5分钟，顺时针、逆时针交替转动，总计混粉时间3h。混粉后冷压成型制成铜-石墨烯中间合金，压力为300MPa，保压时间4分钟，石墨烯为1-10层，所述铜粉的纯度为99.9%，粒度为200目。
（2）纯度为99.9%的铜在中频炉中熔炼，采用玻璃或硼砂覆盖，防止铜熔体氧化，玻璃或硼砂质量为炉料重量的0.8-1.2%。
（3）在铜熔体中加入铜重量1.0%的富镧混合稀土金属，稀土采用铜箔包裹，直接压入铜熔体液面以下，保持3-5分钟后，充分搅拌制成铜-稀土合金。再将铜-石墨烯中间合金加入铜-稀土合金中，加入量为铜-稀土合金的20wt%，浇铸工艺制成复合材料。
（4）步骤（3）的复合材料去应力退火，退火温度为200℃，退火时间6小时。退火后轧制，温度为850℃，变形率为90%，制成石墨烯增强铜基电触头材料。
实施例4
（1）将重量含量为3.0%石墨烯、97.0%的铜粉装入球磨机混粉，球磨机的工艺参数为：球磨罐先抽真空再通入氩气保护，转速200r/min，球磨15分钟，停止5分钟，顺时针、逆时针交替转动，总计混粉时间3h。混粉后冷压成型制成铜-石墨烯中间合金，压力为300MPa，保压时间4分钟，石墨烯为1-10层，所述铜粉的纯度为99.9%，粒度为200目。
（2）纯度为99.9%的铜在中频炉中熔炼，采用玻璃或硼砂覆盖，防止铜熔体氧化，玻璃或硼砂质量为炉料重量的0.8-1.2%。
（3）在铜熔体中加入铜重量0.5%的富铈混合稀土金属，稀土采用铜箔包裹，直接压入铜熔体液面以下，保持3-5分钟后，充分搅拌制成铜-稀土合金。再将铜-石墨烯中间合金加入铜-稀土合金中，加入量为铜-稀土合金的20wt%，浇铸工艺制成复合材料。
（4）步骤（3）的复合材料去应力退火，退火温度为200℃，退火时间3小时。退火后轧制，温度为600℃，变形率为80%，制成石墨烯增强铜基电触头材料。
实施例5
（1）将重量含量为4.0%石墨烯、96.0%的铜粉装入球磨机混粉，球磨机的工艺参数为：球磨罐先抽真空再通入氩气保护，转速200r/min，球磨15分钟，停止5分钟，顺时针、逆时针交替转动，总计混粉时间3h。混粉后冷压成型制成铜-石墨烯中间合金，压力为300MPa，保压时间4分钟，石墨烯为1-10层，所述铜粉的纯度为99.9%，粒度为200目。
（2）纯度为99.9%的铜在中频炉中熔炼，采用玻璃或硼砂覆盖，防止铜熔体氧化，玻璃或硼砂质量为炉料重量的0.8-1.2%。
（3）在铜熔体中加入铜重量1.0%的富铈混合稀土金属，稀土采用铜箔包裹，直接压入铜熔体液面以下，保持3-5分钟后，充分搅拌制成铜-稀土合金。再将铜-石墨烯中间合金加入铜-稀土合金中，加入量为铜-稀土合金的20wt%，浇铸工艺制成复合材料。
（4）步骤（3）的复合材料去应力退火，退火温度为200℃，退火时间2小时。退火后轧制，温度为700℃，变形率为90%，制成石墨烯增强铜基电触头材料。
对比例1
将重量含量为2.0%石墨烯、98.0%的铜粉装入球磨机混粉，制成铜-石墨烯中间合金。铜-石墨烯中间合金在中频炉中熔炼，浇铸工艺制成复合材料。复合材料去应力退火，退火温度为200℃，退火时间2小时。退火后轧制，温度为700℃，变形率为90%，制成石墨烯增强铜基电触头材料。
对比例2
未添加石墨烯，在铜熔体中加入铜重量1.0%的富铈混合稀土，稀土采用铜箔包裹，直接压入铜熔体液面以下，保持3-5分钟后，充分搅拌制成铜-稀土合金，浇铸工艺制成复合材料。复合材料去应力退火，退火温度为200℃，退火时间6小时。退火后轧制，温度为700℃，变形率为90%，制成石墨烯增强铜基电触头材料。
制成的复合材料各项参数如下表：
实施例中，加入石墨烯制成的石墨烯增强铜基电触头材料，与对比例1中的只加入石墨烯，未加入稀土制成的电触头材料相比，硬度有一定的提高；与对比例2中只加入稀土金属，未加入石墨烯制成的电触头材料相比，硬度明显提高。
本发明通过添加石墨烯提高电触头的硬度、电导率及耐电弧烧蚀性，通过添加稀土提高电触头材料的抗氧化性，得到综合性能良好的电触头材料。
Claims (8)
1.一种石墨烯增强铜基电触头材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）将重量含量为1.0-5.0%的石墨烯、95.0-99.0%的铜粉装入球磨机混粉，冷压成型制成铜-石墨烯中间合金；球磨机的工艺参数为：球磨罐先抽真空再通入氩气保护，转速150-350r/min，球磨15-20分钟，停止5分钟，顺时针、逆时针交替转动，总计混粉时间2-4h；
（2）纯度为99.9%的铜在中频炉中熔炼；
（3）在铜熔体中加入铜重量0.03-2.0%的稀土，充分搅拌制成铜-稀土合金熔体，再加入铜-稀土合金重量10-30%的铜-石墨烯中间合金，浇铸工艺制成复合材料；
（4）步骤（3）的复合材料去应力退火，退火后挤压或轧制加工成型，制成石墨烯增强铜基电触头材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中石墨烯的层数为N层，N为1-10，所述铜粉纯度为99.9%，粒度为150-300目。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述冷压成型压力为200-400MPa，保压时间3-5分钟。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中稀土选自镧、铈、钇、镨和钕中的一种或几种，稀土采用铜箔包裹，直接压入铜熔体液面以下，保持3-5分钟后进行搅拌。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（4）中退火温度为200℃-300℃，退火时间2-6小时。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤（4）中退火时间4小时。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（4）中复合材料退火后轧制加工成型，温度为600-850℃，轧制变形量80%-90%。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（4）中复合材料退火后挤压加工成型，挤压温度600-850℃，挤压比50：1-150：1。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610106147.8A CN105695776B (zh) | 2016-02-26 | 2016-02-26 | 一种石墨烯增强铜基电触头材料的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610106147.8A CN105695776B (zh) | 2016-02-26 | 2016-02-26 | 一种石墨烯增强铜基电触头材料的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105695776A CN105695776A (zh) | 2016-06-22 |
| CN105695776B true CN105695776B (zh) | 2017-06-06 |
Family
ID=56222382
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610106147.8A Active CN105695776B (zh) | 2016-02-26 | 2016-02-26 | 一种石墨烯增强铜基电触头材料的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105695776B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2773060C1 (ru) * | 2021-11-27 | 2022-05-30 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова" | Композиционный материал на основе порошковой меди |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108570574A (zh) * | 2017-03-22 | 2018-09-25 | 刘爽 | 一种制备含石墨烯的铜基合金坯料的方法 |
| CN107245590B (zh) * | 2017-06-14 | 2019-04-23 | 上海电缆研究所有限公司 | 铜-石墨烯复合材料及制备方法 |
| CN109897985B (zh) * | 2019-03-05 | 2021-10-19 | 宁波杰士兄弟工具有限公司 | 三维连续石墨烯/铜复合材料及其制备方法 |
| CN110695372B (zh) * | 2019-10-10 | 2022-05-06 | 天津大学 | 一种稀土元素改善铜—石墨烯界面的制备方法 |
| CN111926205B (zh) * | 2020-08-25 | 2021-10-19 | 宝鸡文理学院 | 一种Cu-C-Ag合金电触头材料的制备方法 |
| CN115522091A (zh) * | 2022-09-30 | 2022-12-27 | 松山湖材料实验室 | 石墨烯铜复合材料及其制备方法 |
| CN118910464B (zh) * | 2024-10-11 | 2025-02-14 | 宁波金田铜业(集团)股份有限公司 | 一种石墨烯铜合金及其制备方法与应用 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1250816A (zh) * | 1998-10-09 | 2000-04-19 | 陈丕文 | 一种新型的铜基合金及其工艺 |
| CN102385938A (zh) * | 2011-11-10 | 2012-03-21 | 电子科技大学 | 一种金属基石墨烯复合电接触材料及其制备方法 |
| CN103436725A (zh) * | 2013-08-24 | 2013-12-11 | 浙江东亚机电有限公司 | 一种铜基稀土复合材料的制备方法 |
| CN104538214A (zh) * | 2014-12-11 | 2015-04-22 | 福达合金材料股份有限公司 | 基于石墨烯增强泡沫铜的铜基触点材料 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20130054843A (ko) * | 2011-11-17 | 2013-05-27 | 삼성에스디아이 주식회사 | 실리콘계 형상기억합금 음극 활물질, 이를 포함하는 음극 활물질 조성물, 이를 포함하는 리튬 이차 전지 및 음극 활물질의 제조 방법 |
-
2016
- 2016-02-26 CN CN201610106147.8A patent/CN105695776B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1250816A (zh) * | 1998-10-09 | 2000-04-19 | 陈丕文 | 一种新型的铜基合金及其工艺 |
| CN102385938A (zh) * | 2011-11-10 | 2012-03-21 | 电子科技大学 | 一种金属基石墨烯复合电接触材料及其制备方法 |
| CN103436725A (zh) * | 2013-08-24 | 2013-12-11 | 浙江东亚机电有限公司 | 一种铜基稀土复合材料的制备方法 |
| CN104538214A (zh) * | 2014-12-11 | 2015-04-22 | 福达合金材料股份有限公司 | 基于石墨烯增强泡沫铜的铜基触点材料 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2773060C1 (ru) * | 2021-11-27 | 2022-05-30 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова" | Композиционный материал на основе порошковой меди |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105695776A (zh) | 2016-06-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105695776B (zh) | 一种石墨烯增强铜基电触头材料的制备方法 | |
| CN105603247B (zh) | 一种石墨烯增强铜‑稀土基电触头材料及其制备方法 | |
| CN108103381A (zh) | 一种高强度FeCoNiCrMn高熵合金及其制备方法 | |
| CN105385883B (zh) | 一种电触头材料 | |
| CN101121974A (zh) | 一种高强高导弥散强化铜合金及其制备方法 | |
| CN105385884B (zh) | 一种电触头材料及其制备方法 | |
| CN101338389A (zh) | 整体弥散铜制备用稀土铜合金材料的制备工艺方法 | |
| CN105575459B (zh) | 一种镀铜石墨烯增强铜基电触头材料的制备方法 | |
| CN105483422B (zh) | 一种电触头材料及其制备方法 | |
| CN105525131B (zh) | 一种电触头材料及其制备方法 | |
| CN105551839B (zh) | 一种镀铜石墨烯/铜基电触头材料及其制备方法 | |
| CN105609159B (zh) | 一种镀铜石墨烯增强铜基电触头材料及其制备方法 | |
| CN107309574B (zh) | 一种含有石墨烯的高强度银基钎料及其熔炼方法 | |
| CN105695792B (zh) | 一种石墨烯/银镍电触头材料的制备方法 | |
| CN105525132B (zh) | 一种电触头材料及其制备方法 | |
| CN103103425A (zh) | 耐热镁合金 | |
| CN105039776A (zh) | 一种点焊电极用弥散强化铜基复合材料及其制备方法 | |
| CN101540238B (zh) | 一种合金化的铜铬触头材料制备工艺 | |
| CN104131185A (zh) | 一种熔渣精炼制备难混溶合金铸锭的方法 | |
| CN104294070B (zh) | 一种低温烧结制备含Mg铝合金的方法 | |
| CN1316047C (zh) | 一种铜－碳化钨－碳－钛－稀土合金材料及其制备方法 | |
| CN106399742A (zh) | 一种Cu‑NbC纳米弥散强化铜合金及其制备方法 | |
| CN106636668B (zh) | 一种废旧电磁线铜精炼剂及其制备方法和应用 | |
| CN110129623B (zh) | 一种稀土铝合金箔及其制备方法和应用 | |
| CN103060656B (zh) | 含有二硼化钛陶瓷相的铜铬触头复合材料及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20210603 Address after: Room 913, Yuehong metropolis Plaza, No.3, Jinhuan street, Nansha District, Guangzhou, Guangdong 511400 Patentee after: Guangzhou East Aluminum Light Alloy Co.,Ltd. Address before: 250022 No. 336, South Xin Zhuang West Road, Shizhong District, Ji'nan, Shandong Patentee before: University of Jinan |
|
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20210609 Address after: No.336, nanxinzhuang West Road, Shizhong District, Jinan City, Shandong Province Patentee after: Leng Jinfeng Address before: Room 913, Yuehong metropolis Plaza, No.3, Jinhuan street, Nansha District, Guangzhou, Guangdong 511400 Patentee before: Guangzhou East Aluminum Light Alloy Co.,Ltd. |
|
| TR01 | Transfer of patent right |