[發明專利]一種碳/碳-銅復合材料的制備方法

有效

• 申請號: 201710671063.3
• 申請日: 2017-08-08
• 公開（公告）號: CN107365952B
• 公開（公告）日: 2019-03-15
• 發明（設計）人: 董會娜;張東生;姚棟嘉;吳恒;孫衛康;劉喜宗
• 申請（專利權）人: 鞏義市泛銳熠輝復合材料有限公司
• 主分類號: C22C47/04
• 分類號: C22C47/04;C22C47/06;C22C47/08;C22C49/02;C22C49/14;C22C101/10;C22C121/02
• 代理公司: 鄭州豫開專利代理事務所(普通合伙) 41131
• 代理人: 張智偉

本發明屬于碳/碳復合材料領域，公開一種碳/碳?銅復合材料的制備方法。采用碳纖維針刺氈作為預制體，經化學氣相滲透工藝制備得到C/C多孔體；將熔鹽和鉬酸銨研磨混勻，其中鉬酸銨占混合鹽的質量分數為5~15%；將C/C多孔體包埋于混合鹽中，一同置于石墨坩堝內，同時將銅網覆蓋于混合鹽表面，再將石墨坩堝放置在微波馬弗爐內進行熱處理，在真空或者惰性氣氛保護下，先在900~1100℃下保溫0.5~2h，繼而在1100~1300℃下保溫0.5~2h，之后隨爐降溫冷卻；取出石墨坩堝內所得坯體，經水洗后干燥處理，即得碳/碳?銅復合材料。本發明在微波和熔鹽同時存在下，微波能夠促進熔鹽離子的遷移，增加反應物的碰撞幾率，提高反應速率，進而大大縮短反應時間。

技術領域

本發明屬于碳/碳復合材料領域，具體涉及一種碳/碳-銅復合材料的制備方法。

背景技術

C/Cu復合材料是目前應用較廣泛的一種滑動導電材料，其綜合了炭材料優良的摩擦磨損性能和銅合金優良的導電性能。但由于Cu、C兩相不潤濕，因此二者界面結合較差，且由于石墨本身力學性能的不足，C/Cu復合材料通常存在致密度偏低、導電和力學性能較差的問題。因此具有相互連通組織結構的C/C-Cu復合材料成為近年來該領域的研究熱點，廣泛應用于滑動電接觸領域，如電機電刷、電力機車滑板及斷開接觸元件的電觸頭等。

目前對于C/C-Cu復合材料制備中的關鍵問題是解決Cu、C不潤濕，主要制備方法包括模壓法、金屬熔滲法和銅網改性法三種。模壓法可以通過調整鍍銅粉末的銅含量來調節材料的導電性能和導熱性能，也可以對模壓成型后的材料進行樹脂浸滲和燒結處理以進一步提髙材料的致密性和機械性能。因此，模壓法制備的復合材料具有優異的摩擦磨損性能、機械性能和導電性能，但其對設備的要求較高，且模具的生產周期長、成本高。銅網改性制得的復合材料密度低、機械性能髙、導電性能良好、摩擦磨損性能好，但與界面結合狀態有待進一步改善，成本有待進一步降低。銅或者銅合金浸滲法具有工藝簡單、可實現復雜材料的一次性成型、適于產品的批量化生產，但也存在成本高、周期長等問題。目前熔滲的關鍵是改善C相與銅相的潤濕性，國內外一些研究通過加入Cu₆Ti或者Cu-Ti合金來浸滲，發現適量的添加可以顯著改善炭相與銅合金之間的界面潤濕性，但由于合金元素與C相反生成脆性很大的TiC，不利于復合材料綜合性能的發揮。

發明內容

本發明的目的旨在提供一種碳/碳-銅復合材料的制備方法，具有工藝簡單、易控制、反應速度快等優點，克服了現有技術中銅與碳界面潤濕性較差等缺點。

為實現上述目的，本發明采取的技術方案如下：

一種碳/碳-銅復合材料的制備方法，步驟如下：

（1）、采用碳纖維針刺氈作為預制體，經化學氣相滲透工藝制備得到C/C多孔體；

（2）、將熔鹽和鉬酸銨研磨混勻，其中鉬酸銨占混合鹽的質量分數為5~15%；所述熔鹽為LiCl、KCl兩者的組合；

（3）、將步驟（1）所得C/C多孔體包埋于步驟（2）所得混合鹽中，一同置于石墨坩堝內，同時將銅網覆蓋于混合鹽表面，再將石墨坩堝放置在微波馬弗爐內對進行熱處理，在真空或者惰性氣氛保護下，先在900~1100℃下保溫0.5~2h，繼而在1100~1300℃下保溫0.5~2h，之后隨爐降溫冷卻；

（4）、取出石墨坩堝內所得坯體，經水洗后干燥處理，即得碳/碳-銅復合材料。

較好地，步驟（1）中，C/C多孔體的密度為1.0~1.4g/cm³。

較好地，步驟（2）中，所述熔鹽為LiCl與KCl兩者的組合時，LiCl與KCl的物質的量比為1~3。

較好地，步驟（2）中，所述研磨的方式為在研缽中手動研磨或者在高能球磨機中研磨。

較好地，研磨的時間為20~60min。