[發明專利]一種三元合金自潤滑復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201310636312.7
• 申請日: 2013-12-03
• 公開（公告）號: CN103627922A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發明（設計）人: 唐華;陳帥;孟明艾;李長生
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: C22C9/00
• 分類號: C22C9/00;C22C9/01;C22C32/00;C22C1/05;C22C1/10
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術領域

本發明涉及潤滑材料領域，具體地說，是一種添加納米NbS_0.3Se_1.7的Cu-Al-Ni三元合金自潤滑復合材料的制備方法。

背景技術

銅基自潤滑復合材料具有抗氰化、耐腐蝕及唐合性能好等優點，在無油及少油條件下得到廣泛應用；銅基石墨自潤滑材料已經被廣泛應用于電機的固定部件和旋轉部件，它能夠使電機、儀表及電氣裝置上相互滑動的部件之間順利通過電流并完成相對運動；銅-石墨是一種典型的滑動電接觸材料，它主要依靠Cu來改善材料的導電導熱能力，依靠石墨減摩和自潤滑作用來改善材料的摩擦學特性；但是銅-石墨-存在著如下問題：（1）然而銅與石墨小相容，其界面合力弱，制約銅基石墨自潤滑復合材料力學性能；（2）石墨較軟，使得含有它們的電接觸材料的承載能力、耐磨能力、抗熔焊能力均低；（3）石墨的導熱性能差，在大電流或高速電機中，將使得電接觸材料的接觸表面溫升過高，造成吸附在接觸表面的水分易于揮發，破壞了表面膜的完整性，從而產生磨粒磨損。

NbSe₂具有和MoS₂類似的晶體結構和摩擦學特性，而電阻率僅為10-4Ωcm，比MoS₂低六個數量級，比石墨低一個數量級；最近的研究成果表明，摻雜異質原子可以有效地改善原物質的物理性質，最近研究表明Cu摻雜二硒化鈮獲得了物理性能優良的Cu_xNbSe₂；NbS_xSe_2-x既有減摩耐磨的作用，又可以提高復合材料的力學性能.是一種十分具有應用前景的滑動電接觸材料。

發明內容

本發明的目的在于提供一種具有摩擦系數小、磨損率低、抗壓強度高等優異性能的納米NbS_0.3Se_1.7的Cu-Al-Ni自潤滑復合材料及其制備方法，其中Cu為基體，以Al為基體粘結元素，Ni為強化合金元素，以NbS_0.3Se_1.7為潤滑相。

上述目的是通過如下技術手段實現的：

（1）按照1：1.96：0.35的摩爾比稱取Nb粉、Se粉和S粉；以質量比料：球：無水乙醇=10:1:100混合倒入四星型式球磨罐中進行濕式球磨12h；將混合料置于70℃烘箱中12h使酒精完全揮發，并且將混合料放入研缽中進行研磨至塊體消失；將混合料裝入通有Ar保護氣體的不銹鋼反應釜中。

（2）將上述封好不銹鋼反應釜置于管式爐中心，以10℃/min的升溫速率將爐內溫度升高至700℃、保持2h，即分別得到片狀的微納米NbS_0.3Se_1.7材料。

（3）取步驟（2）制備得到的微納米NbS_0.3Se_1.7材料與銅粉、鎳粉以及鋁粉，其中2-12wt%?NbS_0.3Se_1.7、1-5wt%?Ni、2-10wt%?Al，余量的Cu；在星型式球磨機中進行12h的球磨混合，料：球：無水乙醇的質量比為100:1:100；然后在150MPa下進行冷壓10min并且保壓2次，再在600~800℃的Ar流（200mL/min）中燒結1~2h，制備得到的得添加納米NbS_0.3Se_1.7的Cu-Al-Ni三元合金自潤滑復合材料。

??所述的管式爐以中心為溫度最高點，向兩邊溫度逐漸降低，溫度梯度為1℃/cm，在此種條件下容易形成片狀NbS_0.3Se_1.7，片狀的厚度可以穩定在180-190nm；片狀的NbS_0.3Se_1.7作為添加物_，相比于形貌不規則的NbS_xSe_2-x，使得復合材料的摩擦系數更小、磨損率更低、抗壓強度更高。

??本發明方法的原料易得、價格低廉，制備工藝簡單、參數易控，生產過程安全環保，特別適合于大規模的工業生產；用本發明方法制備得到的納米NbS_0.3Se_1.7的Cu-Al-Ni三元合金自潤滑復合料，摩擦系數小、磨損率低、抗壓強度高，是一種十分具有應用前景的滑動電接觸材料。

附圖說明

圖1為制備所得的片層狀納米NbS_0.3Se_1.7的SEM圖片。