[發明專利]一種TiC增強銅基電接觸復合材料的制備方法

有效

• 申請號: 201810118682.4
• 申請日: 2018-02-06
• 公開（公告）號: CN108149059B
• 公開（公告）日: 2019-09-17
• 發明（設計）人: 徐雪霞;李文彬;王勇;董國振;李國維;馮硯廳;王慶;陳二松;李曉峰
• 申請（專利權）人: 國網河北能源技術服務有限公司;國家電網公司;國網河北省電力有限公司電力科學研究院
• 主分類號: C22C9/00
• 分類號: C22C9/00;C22C32/00;C22C1/05
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

本發明公開了一種TiC增強銅基電接觸復合材料的制備方法，該制備方法包括原料準備、碳源制備、粉末壓塊與燒結和TiC自生反應合成等步驟。本發明具有制備工藝簡單穩定、成本低、效率高、適合工業化生產和應用等特點。該制備方法所用碳源是通過球磨得到的Cu?石墨包覆TiC混合粉末，合成的TiC粒徑在0.5?2.0μm之間，在銅基體上分布均勻。所制備的TiC增強銅基電接觸復合材料致密度高，可通過調整TiC的含量，實現復合材料強度、硬度和導電、導熱性的優良結合，具有高強高導特性。

技術領域

本發明屬于金屬材料領域，具體涉及一種TiC增強銅基電接觸復合材料的制備方法。

背景技術

電接觸材料是電工材料的重要組成部分，以其為材料制備的電觸頭是儀器儀表、電器開關中非常重要的接觸元件，在輸配電系統、電器系統等中起著對電路進行分斷和接通的作用。電觸頭及其材料性能的好壞對整個系統的安全、穩定運行起著至關重要的作用。近年來，電接觸材料的研究和開發受到越來越多的重視。電觸頭在開閉過程中產生的現象極其復雜，影響因素較多，理想的電觸頭材料必須具備良好的物理性能、力學性能、電接觸性能、化學性能及加工制造性能等，其主要研究目標是實現電接觸材料高的電導率、熱導率，良好的力學性能，高的可靠性及長的使用壽命等整體性能的綜合優化。銅由于具有高的導電、導熱性能，是制備電接觸材料和器件的常用材料，但是銅的抗氧化能力不足，且強度、硬度較低，作為電接觸材料，特別是高壓電接觸材料使用時導致其抗磨損、抗燒蝕及抗熔焊能力不足。對銅進行復合化是解決上述問題的常用方法。如東華大學季誠昌等公開了一種SiC-Cu電接觸材料及其制備方法(申請號：CN201510760533.4)，該方法以SiC為增強體，通過高能球磨和熱等靜壓制備SiC-Cu電接觸材料，并利用Cr，Zr和Fe等添加劑改善SiC與銅基體的潤濕性，制備的電接觸材料具有更高的抗熔焊性、力學強度及耐摩擦性能。濟南大學劉煥超等公開了一種鍍銀石墨烯增強銅基電接觸材料的制備方法(ZLCN201610527507.1)，該方法通過制備銅-釔合金粉并對其化學鍍銀，將其與鍍銀處理的石墨烯球磨混勻，最后壓制燒結，最終獲得導電性良好、抗電弧侵蝕和抗熔焊性優良的銅基電接觸材料。西安交通大學的郭永利等發明了一種銅基電接觸材料及其制備方法(專利號：CN201210097519.7)，該方法以導電陶瓷La2NiO4、BaPbO3或Li1.4Al0.4(Ge1-xTix)1.6(PO4)3作為第二添加相，經與銅粉高能球磨混合后，冷壓成型，在真空爐中燒結、熱壓等粉末冶金方法獲得電接觸材料，所得銅基電接觸材料具有高的抗熔焊性能和分斷能力。上述方法通過第二相復合有效的改善了銅電接觸材料的性能，但制備工藝較為復雜，且第二相多為外加，所得復合材料中第二相與銅基體界面結合較差，限制了銅基電接觸復合材料性能的進一步提高。

發明內容

本發明的目的在于提供一種自生反應合成TiC增強銅基電接觸復合材料的制備方法。該方法工藝簡單、成本低且效率高，制備的電接觸復合材料致密度高，導電、導熱性能好、強度、硬度高，具有高強高導特性。其中的TiC增強顆粒粒徑在0.50-2.0μm之間，在基體上均勻分布。

一種TiC增強銅基電接觸復合材料的制備方法，包括如下步驟：

(1)原料準備：準備好制備TiC增強銅基電接觸材料所需的原料，按質量百分比稱取，電解銅85-96％、銅粉4-15％、TiC粉：0.5-3％，海綿鈦0.5-8％和石墨粉0.1-2％；

(2)碳源制備：首先將石墨粉與TiC粉充分混合，然后將混合粉末置于球磨機中球磨2-6小時，通過球磨得到石墨包覆的亞微米級細小TiC顆粒，然后將球磨后的粉末與銅粉充分混合并在球磨機中繼續球磨1-4小時，通過球磨使石墨包覆的亞微米級細小TiC顆粒嵌入到銅粉中，得到Cu-石墨包覆TiC混合粉末；

(3)粉末壓塊與燒結：將步驟(2)中得到的Cu-石墨包覆TiC混合粉末壓制成一定形狀的預制塊，并將預制塊置于600-850℃的真空燒結爐中燒結2-4小時；