[發(fā)明專利]一種鍍銅石墨烯增強銅基電觸頭材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610106143.X
• 申請日: 2016-02-26
• 公開（公告）號: CN105609159B
• 公開（公告）日: 2017-08-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 冷金鳳;周慶波;法源;王子欽
• 申請（專利權(quán)）人: 濟南大學(xué)
• 主分類號: H01B1/02
• 分類號: H01B1/02;H01B1/06;H01B13/00;H01R13/02;H01R13/03
• 代理公司: 濟南泉城專利商標事務(wù)所37218
• 代理人: 李桂存

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電觸頭材料，尤其涉及一種鍍銅石墨烯增強銅基電觸頭材料，以及上述材料的制備方法。

背景技術(shù)

電觸頭材料是儀器儀表的關(guān)鍵部件，對儀器儀表的壽命和工作可靠性起著重要的作用。銅基觸頭材料由于價格低廉、導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能與銀相近，近年來已部分代替銀基觸頭，減少貴金屬銀的損耗。但是，由于銅觸頭材料極易氧化，生成具有低電阻率的氧化銅和氧化亞銅，增大了觸頭元件的接觸電阻，使其在使用過程中容易發(fā)熱，導(dǎo)致觸頭材料的可靠性和使用壽命降低。

現(xiàn)有專利文獻（公開號102385938A），公開了一種金屬基石墨烯復(fù)合電接觸材料及其制備方法，電接觸材料，包含0.02-10wt%的石墨烯，其余為金屬基體材料。由于石墨烯增強相的加入，使該復(fù)合電接觸材料具有比其他增強相復(fù)合電接觸材料更好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能和更高的硬度和耐磨性。但因使用有毒有害的水合肼為還原劑，難以滿足環(huán)保要求。

稀土在我國儲量豐富，占世界稀土儲量的80%，開發(fā)稀土元素添加的高品質(zhì)有色合金是我國的獨有優(yōu)勢。稀土元素比較活潑，添加到金屬銅中，可以脫氣除渣，細化晶粒，提高銅合金的耐腐蝕性能和耐磨損性能。

公開號為105063413A，公開了一種銅基觸頭材料及制備工藝，銅基觸頭材料包含以下重量成份，0.2-0.6％的鎂，0.05-0.3％的銻，0.05-0.4％的鉍，0.05- 0.3％的錫，0.05-0.3％的鉻，0.005-0.05％硼，0.02-0.1％鑭，0.2-0.5％石墨和余量的銅，通過加入適量的硼、錫、銻粉末，提高電觸頭制成品的強度和耐磨性。

公開號為101145450的中國專利，公布了一種特種粉末銅合金電觸頭材料，其特征在于：所述材料的組合物，按重量百分比的組分為：稀土：0.1％～1％，硼：0.01％～0.1％，鋁：0.1％～1％，銀：0.1％～1％，導(dǎo)電陶瓷：0.2％～2％，金剛石粉：0.2％～2％，余量為銅和不可避免的雜質(zhì)。

上述兩項專利都通過稀土或者稀土氧化物的添加來提高銅合金的耐蝕性、抗氧化性，但同時由于陶瓷顆粒、鉻等低導(dǎo)電性的材料添加，在一定程度上降低了銅觸頭材料的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能，因此難以獲得綜合性能優(yōu)異的銅基觸頭材料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種導(dǎo)電性能好、接觸電阻低且穩(wěn)定、抗熔焊性能佳、硬度高及易制備的鍍銅石墨烯增強銅基電觸頭材料。

本發(fā)明的另一目的在于提供上述材料的制備方法。

本發(fā)明是通過下面的技術(shù)方案來實現(xiàn)的。

一種鍍銅石墨烯增強銅基電觸頭材料，其特征在于，包括重量含量為0.1-5.0%的鍍銅石墨烯和95.0-99.9%的銅-稀土合金，稀土占銅-稀土合金的重量比為0.03-2.0%。

優(yōu)選地，所述鍍銅石墨烯是采用直流磁控濺射法在石墨烯表面沉積金屬銅制成。

優(yōu)選地，所述稀土選自鑭、鈰、釔、鐠和釹中的一種或幾種。稀土金屬為鑭、鈰、鐠和釹的混合時，稱為混合稀土金屬。常見的有：富鑭混合稀土金屬和富鈰混合稀土金屬。富鑭混合稀土金屬中，鑭占稀土總量的40％～45％，含鈰、鐠、釹分別低于5％、11％～13％和33％～37％。富鈰混合稀土金屬中，鈰占稀土總量的50％～60％，含鑭18％～28％、鐠4％～6％和釹12％～20％。

上述電觸頭材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

（1）采用直流磁控濺射法在石墨烯表面沉積金屬銅制成鍍銅石墨烯；

（2）將銅-稀土合金采用霧化法制成200-300目銅合金粉末；

（3）將鍍銅石墨烯與銅合金粉末裝入球磨機混粉，制成均勻混合的粉末；

（4）將步驟（3）混合的粉末放入模具中冷壓成型，燒結(jié)；

（5）二次成型，燒結(jié)，制成石墨烯增強銅-稀土基電觸頭材料。

優(yōu)選地，所述步驟（1）中石墨烯為N層，N為1-10。

所述步驟（1）中，純度為99.99%的銅靶安裝前先用細砂紙進行打磨，去除表面氧化膜，再用丙酮清洗，烘干，直流磁控濺射沉積前進行5分鐘預(yù)濺射，采用擋板將靶材與石墨烯隔開，去除靶材表面的金屬氧化物及其它雜質(zhì)，保證后續(xù)石墨烯表面沉積銅膜的純度。直流磁控濺射的工藝參數(shù)為：靶材是純度為99.99%的銅靶，在真空度達到0.1*10^-3-1.0*10^-3Pa時，通入純度99.99%的氬氣，工作氣壓0.5-1.2Pa，濺射功率100-150W，沉積時間為5-30min。

優(yōu)選地，所述步驟（2）中霧化法選自氣體霧化法、離心霧化法和超聲霧化法的一種。