[發明專利]一種弱電用銅基電接觸材料的制備方法

在審

• 申請號: 201710929326.6
• 申請日: 2017-10-09
• 公開（公告）號: CN107653387A
• 公開（公告）日: 2018-02-02
• 發明（設計）人: 林茂蘭
• 申請（專利權）人: 常州帝君金屬構件廠
• 主分類號: C22C1/05
• 分類號: C22C1/05;C22C9/00;B22F9/24;B22F1/00;B22F9/04;H01H1/025;H01H1/027
• 代理公司: 北京風雅頌專利代理有限公司11403
• 代理人: 馬驍

技術領域

本發明涉及電接觸材料制備技術領域，具體涉及一種弱電用銅基電接觸材料的制備方法。

背景技術

到目前為止，銀基電接觸材料仍然是弱電領域應用最廣泛的一類材料，這主要得益于其良好的導電導熱性、化學穩定性、抗氧化性和易于機械加工等性能。隨著現代開關電器的使用范圍逐漸變廣，銀資源的短缺以其較低的性價比已經不能滿足市場的需求，因此研究節銀代銀電接觸材料便受到了許多國內外學者的很大關注。

基于以上背景，國內外學者試圖以銅為基體，通過成分配比設計、工藝設計等制備出性能優異的銅基電接觸復合材料，使之能夠滿足不同條件下的使用要求，但截止到目前，這方面的研究并沒有突破性進展。雖然涉及銅基電接觸材料方面的文獻或專利不斷出現，但是如Cu-Cr，Cu-Bi，Cu-W等合金材料主要應用于強電領域，新出現的Cu-MeO等復合材料也很難應用于中低壓電器，這些材料不是制備工藝太過復雜就是綜合性能差，使得其并沒有從根本上解決銅材料用于中低壓電器表面易氧化、抗熔焊和抗電弧侵蝕性能差的問題，因此無法得到廣泛應用。據統計，中低壓電器對電接觸材料的需求量每年約以12%的速度快速增長，這為新型電接觸材料的研究和應用提供了很大的發展空間，銅基電接觸復合材料作為其中的典型代表必將引領該領域的發展，因此研發制備出高性能的弱電用銅基電接觸復合材料已經迫在眉睫。

碳納米管作為一種抗氧化、抗電弧侵蝕性極佳的填料，可以提高銅基材料的綜合性能，但是碳納米管和銅基體間的界面結合性差，導致增強效果并不明顯，因此發明一種能夠提高抗氧化，抗電弧侵蝕性能的弱電用銅基電接觸材料對電接觸材料制備技術領域具有積極的意義。

發明內容

本發明主要解決的技術問題，針對目前常見的銅基電接觸材料并沒有從根本上解決銅材料用于中低壓電器表面易氧化，抗電弧侵蝕性能差的問題，而碳納米管雖然可以改善銅基電接觸材料的綜合性能，但是兩者之間界面結合性差，導致改善效果并不明顯的缺陷，提供了一種弱電用銅基電接觸材料的制備方法。

為了解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：

一種弱電用銅基電接觸材料的制備方法，其特征在于具體制備步驟為：

（1）將多壁碳納米管和檸檬酸溶液混合后裝入超聲振蕩儀中，超聲振蕩浸漬，振蕩浸漬結束后，過濾分離得到濾渣；

（2）將上述濾渣和硝酸銅溶液混合后轉入微波振蕩儀，微波振蕩反應，反應結束后過濾，分離得到振蕩濾渣；

（3）將上述振蕩濾渣和酵母菌菌懸液混合后裝入發酵罐中，密封發酵，發酵結束后繼續向發酵罐中加入硼氫化鉀溶液，攪拌反應；

（4）待上述反應結束后出料，過濾，分離得到反應濾渣，用紫外燈照射反應濾渣后真空凍干，即得改性多壁碳納米管，將得到的改性多壁碳納米管粉碎，過300目篩，得到自制增強粉末；

（5）按重量份數計，稱取40～50份100目銅粉、20～30份200目銅粉和10～15份上述自制增強粉末，依次倒入球磨機中，按球料質量比為20:1向球磨機中加入不銹鋼球磨珠，球磨處理，得到混合球磨料；

（6）將上述混合球磨料和硬質酸鈉按質量比為20:1混合后注入模具中，用熱壓機先以8～10MPa的壓力預壓，再以30～35MPa的壓力二次壓制，將壓制后的坯料移入燒結爐中，先以10℃/min的升溫速率程序升溫至500～600℃，保溫燒結，再以6℃/min的速率程序升溫至900～1000℃，繼續保溫燒結，燒結完成后出料，即得弱電用銅基電接觸材料。

步驟（1）中所述的多壁碳納米管和檸檬酸溶液的質量比為1:10，檸檬酸溶液的質量分數為30%，超聲振蕩浸漬功率為200～300W、超聲振蕩浸漬頻率為50～60kHz，超聲振蕩浸漬時間為3～5h。

步驟（2）中所述的濾渣和硝酸銅溶液的質量比為1:5，硝酸銅溶液的質量分數為50%，微波振蕩反應的功率為300～400W，微波振蕩反應時間為30～40min。

步驟（3）中所述的振蕩濾渣和酵母菌菌懸液的質量比為1:1，酵母菌菌懸液的濃度為10⁹cfu/mL，密封發酵的溫度為35～45℃，密封發酵的時間為3～5天，硼氫化鉀溶液的加入量為振蕩濾渣質量的8～10倍，硼氫化鉀溶液的質量分數為20%。

步驟（4）中所述的紫外燈照射反應濾渣時間為40～50min，粉碎時間為2～3h。

步驟（5）中所述的球磨處理時間為10～12h。