[發(fā)明專利]一種Cu-Mo混合浸滲制備C/C-Cu復(fù)合材料的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710701244.6
• 申請(qǐng)日: 2017-08-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107604198B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-04-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 董會(huì)娜;孫衛(wèi)康;張東生;姚棟嘉;吳恒;劉喜宗
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 鞏義市泛銳熠輝復(fù)合材料有限公司
• 主分類號(hào): C22C9/00
• 分類號(hào): C22C9/00;C22C1/10
• 代理公司: 鄭州豫開(kāi)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 41131
• 代理人: 張智偉

本發(fā)明屬于碳/碳復(fù)合材料領(lǐng)域，公開(kāi)一種Cu?Mo混合浸滲制備C/C?Cu復(fù)合材料的方法。采用碳纖維針刺氈作為預(yù)制體，經(jīng)化學(xué)氣相滲透工藝制備得到C/C多孔體；將Mo粉和Cu粉混合后，在N₂保護(hù)下研磨均勻；將C/C多孔體包埋于混合粉末中，在真空或惰性氣氛保護(hù)下進(jìn)行熱處理，先在900~1100℃下保溫1~2h，繼而在1100~1300℃下保溫0.5~2h，之后自然降溫冷卻；取出石墨坩堝內(nèi)所得坯體，即得C/C?Cu復(fù)合材料。本發(fā)明通過(guò)添加Mo元素改善現(xiàn)有技術(shù)中銅與碳界面潤(rùn)濕性較差等缺點(diǎn)，具有工藝簡(jiǎn)單、易控制等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于金屬浸滲碳/碳復(fù)合材料領(lǐng)域，具體涉及一種Cu-Mo混合浸滲制備C/C-Cu復(fù)合材料的方法。

背景技術(shù)

C/Cu復(fù)合材料是目前應(yīng)用較廣泛的一種滑動(dòng)導(dǎo)電材料，其綜合了炭材料優(yōu)良的摩擦磨損性能和銅合金優(yōu)良的導(dǎo)電性能。但由于Cu、C兩相不潤(rùn)濕，因此二者界面結(jié)合較差，且由于石墨本身力學(xué)性能的不足，C/Cu復(fù)合材料通常存在致密度偏低、導(dǎo)電和力學(xué)性能較差的問(wèn)題。因此具有相互連通組織結(jié)構(gòu)的C/C-Cu復(fù)合材料成為近年來(lái)該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于滑動(dòng)電接觸領(lǐng)域，如電機(jī)電刷、電力機(jī)車滑板及斷開(kāi)接觸元件的電觸頭等。

目前對(duì)于C/C-Cu復(fù)合材料制備中的關(guān)鍵問(wèn)題是解決Cu、C不潤(rùn)濕，主要制備方法包括模壓法、金屬熔滲法和銅網(wǎng)改性法三種。模壓法可以通過(guò)調(diào)整鍍銅粉末的銅含量來(lái)調(diào)節(jié)材料的導(dǎo)電性能和導(dǎo)熱性能，也可以對(duì)模壓成型后的材料進(jìn)行樹(shù)脂浸滲和燒結(jié)處理以進(jìn)一步提髙材料的致密性和機(jī)械性能。因此，模壓法制備的復(fù)合材料具有優(yōu)異的摩擦磨損性能、機(jī)械性能和導(dǎo)電性能，但其對(duì)設(shè)備的要求較高，且模具的生產(chǎn)周期長(zhǎng)、成本高。銅網(wǎng)改性制得的復(fù)合材料密度低、機(jī)械性能髙、導(dǎo)電性能良好、摩擦磨損性能好，但與界面結(jié)合狀態(tài)有待進(jìn)一步改善，成本有待進(jìn)一步降低。銅或者銅合金浸滲法具有工藝簡(jiǎn)單、可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜材料的一次性成型、適于產(chǎn)品的批量化生產(chǎn)，但也存在成本高、周期長(zhǎng)等問(wèn)題。目前熔滲的關(guān)鍵是改善C相與銅相的潤(rùn)濕性，國(guó)內(nèi)外一些研究通過(guò)加入Cu₆Ti或者Cu-Ti合金來(lái)浸滲，發(fā)現(xiàn)適量的添加可以顯著改善炭相與銅合金之間的界面潤(rùn)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(fù)合材料綜合性能的發(fā)揮。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的旨在提供一種Cu-Mo混合浸滲制備C/C-Cu復(fù)合材料的方法，通過(guò)添加Mo元素改善現(xiàn)有技術(shù)中銅與碳界面潤(rùn)濕性較差等缺點(diǎn)，具有工藝簡(jiǎn)單、易控制等優(yōu)點(diǎn)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下：

一種Cu-Mo混合浸滲制備C/C-Cu復(fù)合材料的方法，步驟如下：

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

（2）、將Mo粉和Cu粉混合后，在N₂保護(hù)下研磨均勻；

（3）、將步驟（1）所得C/C多孔體包埋于步驟（2）所得混合粉末中，在真空或惰性氣氛保護(hù)下進(jìn)行熱處理，先在900~1100℃下保溫1~2h，繼而在1100~1300℃下保溫0.5~2h，之后自然降溫冷卻；

（4）、取出石墨坩堝內(nèi)所得坯體，即得C/C-Cu復(fù)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Cu粉與Mo粉的質(zhì)量比為（8~10）∶1，所述Cu粉的質(zhì)量為C/C多孔體的1.2~1.5倍。

較好地，步驟（2）中，所述研磨的方式為在高能球磨機(jī)中研磨。

較好地，步驟（3）中，將步驟（1）所得C/C多孔體包埋于步驟（2）所得混合粉末中，一同置于石墨坩堝內(nèi)，再將石墨坩堝置于高溫石墨化爐中在惰性氣氛保護(hù)下進(jìn)行熱處理。