一種彈性電接觸復合材料及其制備方法技術

本申請涉及彈性電接觸材料領域，具體公開了一種彈性電接觸復合材料及其制備方法。彈性電接觸復合材料由石墨烯增強銅料帶以及固定在石墨烯增強銅料帶一側或兩側的不銹鋼料帶組成；石墨烯增強銅料帶的制備方法包括：a，將石墨烯置于SnCl2的鹽酸溶液中敏化處理，清洗過濾后，置于PdCl2的鹽酸溶液中活化處理，然后進行表面鍍銅，得到表面處理后的石墨烯；b，將表面處理后的石墨烯與銅粉混合后預壓，在惰性氣體氣氛下真空熱壓燒結，即得；石墨烯增強銅料帶中銅粉為99.5～99.9%，表面處理后的石墨烯為0.1～0.5%。本申請的復合材料可在超過200℃環(huán)境下替代鈹銅合金使用，具有強度高、彈性好和導電性好的優(yōu)點。好和導電性好的優(yōu)點。好和導電性好的優(yōu)點。

【技術實現步驟摘要】
一種彈性電接觸復合材料及其制備方法


[0001]本申請涉及彈性電接觸材料的
，更具體地說，它涉及一種彈性電接觸復合材料及其制備方法。

技術介紹

[0002]鈹銅又稱鈹青銅，是銅合金中的“彈性之王”，其具有較高的強度、硬度、耐磨性、耐疲勞性等力學性能，還具有導電、導熱、無磁、抗火花等性能。鈹銅合金在電氣、電工、電子、機械等領域具有廣泛的應用，適用于制造開關零件、強接觸和類似的載流元件、電阻焊的夾鉗、電極材料、塑料模具和水電連鑄機結晶器內套等。
[0003]但是，鈹銅在超過200℃的環(huán)境中應用時，隨著溫度的上升或使用時間的增長，會出現疲軟現象，強度明顯降低，彈性下降。因此，需要研究出一種可在超過200℃溫度下使用，且具有和鈹銅性能相當的彈性電接觸材料。

技術實現思路

[0004]為了研究出一種可在超過200℃環(huán)境下替代鈹銅的彈性電接觸材料，本申請?zhí)峁┮环N彈性電接觸復合材料及其制備方法。
[0005]不銹鋼是如今使用非常廣泛的一種金屬材料，其具有良好的塑性、韌性、抗拉強度、抗腐蝕等性能，與鈹銅合金相比，不銹鋼的抗拉強度可提高10％左右，硬度可高18％左右，熔點可高35％左右，延伸率可高近一倍，并且不銹鋼的價格低廉，遠低于純銅和鈹銅合金的價格。因此，若能研究出一種同時具備不銹鋼和銅性能、可滿足超過200℃環(huán)境下使用的復合材料具有十分重要意義。專利技術人在此基礎之上，將不銹鋼料帶與銅料帶復合軋制，得到一種不銹鋼/銅復合材料，并進一步對銅料帶進行增強處理，通過石墨烯作為增強體來擴大銅的應用范圍，從而提高不銹鋼/銅復合材料的強度。但是，石墨烯與銅之間的濕潤性、界面結合性以及在銅基體中的分散性等都較差，所以在研究過程中，專利技術人還對石墨烯進行了表面處理和修飾，提高了石墨烯的分散性及與銅粉的相容性，從而進一步提高了不銹鋼/銅復合材料的綜合性能。最終，專利技術人所得的技術方案具體如下：第一方面，本申請?zhí)峁┮环N彈性電接觸復合材料，采用如下的技術方案：一種彈性電接觸復合材料，由石墨烯增強銅料帶以及固定在石墨烯增強銅料帶一側或兩側的不銹鋼料帶組成；所述石墨烯增強銅料帶的制備方法包括以下步驟：a，將石墨烯置于SnCl2的鹽酸溶液中敏化處理，清洗過濾后，置于PdCl2的鹽酸溶液中活化處理，然后將處理過后的石墨烯進行表面鍍銅，得到表面處理后的石墨烯；b，將步驟a所得表面處理后的石墨烯與銅粉混合后預壓，然后在惰性氣體氣氛保護下真空熱壓燒結，即得石墨烯增強銅料帶；所述石墨烯增強銅料帶中，按重量百分比計算，銅粉為99.5～99.9％，表面處理后的石墨烯為0.1～0.5％。
[0006]通過采用上述技術方案，本申請以石墨烯為增強體，提高了銅料帶的強度。在石墨烯增強銅料帶的制備過程中，先對石墨烯進行表面處理，提高了石墨烯與銅粉的相容性，然后通過混合預壓，得到石墨烯與銅粉的預壓制體，保證了熱壓燒結過程中材料的均勻性，提高了材料的致密度，最終經過真空熱壓燒結，減少了材料內的氣體，從而得到強度高、彈性好的石墨烯增強銅料帶。通過對石墨烯百分含量的選擇，在保證了石墨烯增強銅料帶導電性能的前提下，提高了銅料帶的強度。當石墨烯含量低于0.1％時，所起的增強效果不明顯，當石墨烯含量高于0.5％時，其導電性相較于純銅有了明顯降低，分析其原因可能是由于，石墨烯含量較多時，部分石墨烯會在界面處團聚，降低了材料的致密性，從而導致了導電率的降低。進一步的，將不銹鋼料帶與石墨烯增強銅料帶復合軋制，得到了一種可在超過200℃環(huán)境下使用、具有高強度、高彈性和高導電性的復合材料。
[0007]優(yōu)選的，所述石墨烯增強銅料帶中，按重量百分比計算，銅粉為99.7～99.8％，表面處理后的石墨烯為0.2～0.3％。
[0008]通過采用上述技術方案，當石墨烯增強銅料帶中石墨烯的含量為0.2～0.3％時，所得的彈性電接觸復合材料具有更好的導電性能，且具有較高的抗拉強度。
[0009]優(yōu)選的，步驟b中表面處理后的石墨烯與銅粉濕磨混合。
[0010]優(yōu)選的，濕磨溶劑為乙醇，磨球為不銹鋼磨球，球料比8:1，轉速為220r/min，濕磨時間為6h。
[0011]通過采用上述技術方案，濕磨可使表面處理后的石墨烯與銅粉更好的界面結合，從而提高石墨烯與銅粉混合程度，并且，采用乙醇作為溶劑，可改善濕磨過程中的發(fā)熱現象，減少銅粉發(fā)熱氧化。
[0012]優(yōu)選的，所述濕磨過程中，每磨30～60min后，停磨10～20min。
[0013]通過采用上述技術方案，隨著濕磨的進行，物料溫度不斷升高，當溫度過高時，易使銅粉發(fā)熱氧化，如上設置，每磨一段時間后停磨，可使物料溫度降低，有效減少了銅粉發(fā)熱氧化發(fā)生的概率。
[0014]優(yōu)選的，步驟b的預壓過程中，控制壓力為8～12MPa，預壓5～10min。
[0015]通過采用上述技術方案，通過預壓，可使分散的粉末預壓制成具有一定形狀的塊狀材料，保證了后續(xù)熱壓燒結過程中材料的均勻性，有效減少了粉末原料在熱壓過程中溢出的情況發(fā)生，且提高了材料的致密度。
[0016]優(yōu)選的，步驟b的真空熱壓燒結過程中，控制真空度為30～40Pa，溫度為800～1050℃，壓力為40～58MPa，燒結20～30min。
[0017]通過采用上述技術方案，在真空熱壓燒結過程中，隨著溫度的升高，預壓成型的塊狀材料發(fā)生膨脹，并且由于壓力的存在，塊狀材料內的氣體排出，從而使塊狀材料整體收縮，提高了石墨烯與銅粉之間的結合強度，進而提高了石墨烯增強銅料帶的致密性和強度。
[0018]優(yōu)選的，步驟b的真空熱壓燒結過程中，控制燒結溫度為850～900℃。
[0019]通過采用上述技術方案，當燒結溫度在上述范圍時，所得的彈性電接觸復合材料具有更好的力學強度。分析其原因可能是由于當溫度低于850℃時，原子擴散較慢，石墨烯和銅粉之間的結合僅僅為機械結合，導致力學強度的增加不明顯。當溫度高于950℃時，晶粒異常增長，銅基體產生的連續(xù)網狀結構發(fā)生變形，從而使銅和石墨烯二者間的聯系減弱，從而降低了產品的強度。
[0020]優(yōu)選的，步驟b的真空熱壓燒結過程中，升溫速率為80～100℃/min。
[0021]通過采用上述技術方案，當升溫速率在上述范圍時，所得的石墨烯增強銅料帶具有更好的致密性和更高的強度，從而提高了彈性電接觸復合材料的強度等力學性能。
[0022]優(yōu)選的，由石墨烯增強銅料帶以及固定在石墨烯增強銅料帶一側的不銹鋼料帶組成，所述不銹鋼料帶的厚度占彈性電接觸復合材料總厚度的20～90％。
[0023]優(yōu)選的，由石墨烯增強銅料帶以及固定在石墨烯增強銅料帶兩側的不銹鋼料帶組成，單側不銹鋼料帶的厚度占彈性電接觸復合材料總厚度的10～45％。
[0024]第二方面，本申請?zhí)峁┮环N彈性電接觸復合材料的制備方法，采用如下的技術方案：一種彈性電接觸復合材料的制備方法，包括以下步驟：S1，將石墨烯增強銅料帶和不銹鋼料帶復合軋制，得到復合料帶；S2，對復合料帶進行擴散熱處理和軟化熱處理，得到熱處理后的復本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種彈性電接觸復合材料，其特征在于，由石墨烯增強銅料帶以及固定在石墨烯增強銅料帶一側或兩側的不銹鋼料帶組成；所述石墨烯增強銅料帶的制備方法包括以下步驟：a，將石墨烯置于SnCl2的鹽酸溶液中敏化處理，清洗過濾后，置于PdCl2的鹽酸溶液中活化處理，然后將處理過后的石墨烯進行表面鍍銅，得到表面處理后的石墨烯；b，將步驟a所得表面處理后的石墨烯與銅粉混合后預壓，然后在惰性氣體氣氛保護下真空熱壓燒結，即得石墨烯增強銅料帶；所述石墨烯增強銅料帶中，按重量百分比計算，銅粉為99.5～99.9%，表面處理后的石墨烯為0.1～0.5%。2.根據權利要求1所述的彈性電接觸復合材料，其特征在于，所述石墨烯增強銅料帶中，按重量百分比計算，銅粉為99.7～99.8%，表面處理后的石墨烯為0.2～0.3%。3.根據權利要求1所述的彈性電接觸復合材料，其特征在于，步驟b中表面處理后的石墨烯與銅粉濕磨混合。4.根據權利要求3所述的彈性電接觸復合材料，其特征在于，所述濕磨過程中，每磨30～60min后，停磨10～20min。5.根據...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：鄭鵬，施贊納，李明學，
申請(專利權)人：上海殷菲合金材料有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：