[發明專利]一種鍍銅石墨烯增強銅基電觸頭材料的制備方法

有效

• 申請號: 201610106148.2
• 申請日: 2016-02-26
• 公開（公告）號: CN105575459B
• 公開（公告）日: 2017-09-19
• 發明（設計）人: 冷金鳳;李志偉;陳浩;滕新營
• 申請（專利權）人: 濟南大學
• 主分類號: H01B1/02
• 分類號: H01B1/02;H01B1/06;H01R13/02;H01R13/03
• 代理公司: 濟南泉城專利商標事務所37218
• 代理人: 李桂存

技術領域

本發明涉及一種電觸頭材料的制備方法，尤其涉及一種鍍銅石墨烯增強銅基電觸頭材料的制備方法。

背景技術

電觸頭材料是儀器儀表的關鍵部件，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、導電、導熱性能與銀相近，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熱，導致觸頭材料的可靠性和使用壽命降低。

現有專利文獻（公開號CN102385938A），公開了一種金屬基石墨烯復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，使該復合電接觸材料具有比其他增強相復合電接觸材料更好的導電、導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，難以滿足環保要求。

稀土在我國儲量豐富，占世界稀土儲量的80%，開發稀土元素添加的高品質有色合金是我國的獨有優勢。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CN105063413A，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CN101145450A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。

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、鉻等低導電性的材料添加，在一定程度上降低了銅觸頭材料的導電、導熱性能，因此難以獲得綜合性能優異的銅基觸頭材料。

發明內容

本發明的目的在于提供一種導電性能好、接觸電阻低且穩定、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的制備方法。

本發明是通過下面的技術方案來實現的。

一種鍍銅石墨烯增強銅基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）純度為99.9%的銅在中頻爐中熔煉，銅熔體中加入銅重量0.05-2.0%稀土與0.5-5.0%金屬X，充分攪拌，制成銅-稀土-X合金熔體，所述X選自鋅、鋁、鎳、鉍和銻中的一種或幾種；

（3）鍍銅石墨烯加入銅-稀土-X合金熔體中，鍍銅石墨烯與銅-稀土-X合金熔體的重量比為1.0-5.0:95-99.0，充分攪拌后澆鑄成型制成復合材料；

（4）復合材料去應力退火，擠壓或軋制加工成型，制成鍍銅石墨烯增強銅基電觸頭材料。

優選地，所述步驟（1）中石墨烯的層數為N層，N為1-10。

所述步驟（1）采用直流磁控濺射法在石墨烯（層數1-10）表面沉積金屬銅制備成鍍銅石墨烯。純度為99.99%的銅靶材安裝前先用細砂紙進行研磨去除表面氧化膜，再用丙酮清洗，烘干，直流磁控濺射沉積前進行5分鐘預濺射，去除靶材表面的金屬氧化物及其它雜質，保證后續石墨烯表面沉積銅膜的純度。直流磁控濺射的工藝參數為：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，工作氣壓為0.8-1.5Pa，濺射功率80-160W，沉積時間為5-30min。

優選地，所述步驟（2）中稀土選自鑭、鈰、釔、鐠和釹中的一種或幾種，稀土采用銅箔包裹加入，采用石墨罩直接壓入熔體液面以下，保持3-5分鐘后充分攪拌。

更優選地，步驟（2）中稀土選自鑭、鈰中的一種或兩種。

優選地，步驟（4）中退火溫度為200-300℃，退火時間2小時。

優選地，步驟（4）中復合材料退火后軋制加工成型，軋制溫度為600-850℃，軋制變形量80%-90%。

優選地，步驟（4）中復合材料退火后擠壓加工成型，擠壓溫度600-850℃，擠壓比50：1-150：1。