[發明專利]一種銅-石墨-聚四氟乙烯復合材料的制備方法

有效

• 申請號: 201910048867.7
• 申請日: 2019-01-18
• 公開（公告）號: CN109762282B
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發明（設計）人: 鄒儉鵬;高杉
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C08L27/18
• 分類號: C08L27/18;C08K3/04;C08K3/08;C22C1/05;C22C9/00
• 代理公司: 長沙永星專利商標事務所(普通合伙) 43001
• 代理人: 何方

本發明公開了一種銅?石墨?聚四氟乙烯復合材料的制備方法，屬于粉末冶金技術領域，包括以下步驟：(1)銅石墨基體的制備；(2)將銅石墨基體依次放入丙酮和無水乙醇中超聲處理，干燥后得到預處理的銅石墨基體；(3)在高溫高壓下，對預處理的銅石墨基體浸漬聚四氟乙烯分散液；(4)將浸漬后的銅石墨基體在高溫下塑化，得到銅?石墨?聚四氟乙烯復合材料。聚四氟乙烯浸漬層可保護銅石墨基體在常溫和工作狀態下不被腐蝕、氧化，且由于聚四氟乙烯的耐磨、自潤滑特性，可降低工件工作時接觸面間的摩擦系數，減少磨損量，提高工件使用壽命。采用高溫高壓浸漬可提高聚四氟乙烯的浸漬速度，無需多次浸漬，一步到位，縮短制備周期，提高生產效率。

技術領域

本發明屬于粉末冶金技術領域，具體涉及一種銅-石墨-聚四氟乙烯復合材料的制備方法。

背景技術

銅石墨復合材料常可用作制造電刷、滑塊，主要用于汽車、航空、電氣行業用低壓直流電機，交流異步電動機集電環和換向器等。而發電機的碳刷與滑環是電機的重要部件之一，是發電機勵磁電流的關鍵通道，若其發生故障將危及整臺發電機組的運行。

銅石墨復合材料電刷中基體銅和石墨相分別起著導電、提高耐磨性的作用，但在傳統的粉末冶金工藝中，兩者間卻存在矛盾，即通過提高電刷中銅含量，可提高導電性的要求，但使耐磨性和使用壽命降低，反之亦然。為獲得更好的導電性能和耐磨性，專利CN1213876A《電機用電刷及其制造方法》公開了一種高性能銅銀石墨電刷，但其采用的鍍銅銀石墨粉做原料，制備工藝復雜，成本較高。為提高銅石墨材料的耐磨耐腐蝕性能，溶液浸漬法為一有效途徑。現有的銅石墨材料浸漬劑主要為樹脂，但浸漬樹脂的銅石墨材料使用范圍依然受限，不能適用于強堿、強氧化性酸的條件，而且存在工藝復雜，浸透深度淺，耐滲透性差等問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種工藝簡單、成本低廉、組分均勻的銅-石墨-聚四氟乙烯復合材料的制備方法，改善銅-石墨-聚四氟乙烯復合材料的抗蝕耐磨性。

本發明提供一種銅-石墨-聚四氟乙烯復合材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)銅石墨基體的制備；

(2)將銅石墨基體依次放入丙酮和無水乙醇中超聲處理，干燥后得到預處理的銅石墨基體；

(3)在高溫高壓下，對步驟(2)所得預處理的銅石墨基體浸漬聚四氟乙烯分散液，使聚四氟乙烯均勻包覆在銅石墨基體表面并填充表層空隙，得到浸漬后的銅石墨基體；

(4)將步驟(3)所得浸漬后的銅石墨基體在高溫下塑化，得到銅-石墨-聚四氟乙烯復合材料。

優選的，所述銅-石墨-聚四氟乙烯復合材料由以下組分按體積百分比組成：聚四氟乙烯體積含量為1％～10％，0％＜銅體積含量≤50％，余量為石墨，各組分體積含量之和為100％。

優選的，步驟(1)中，所述銅石墨基體由傳統的粉末冶金工藝制備得到，具體為：

將石墨粉、銅粉、成型劑按預定比例混合均勻，然后經壓制、燒結、切割處理，得到銅石墨基體。

更優選的，所述壓制的壓力為200～600Mpa，所述燒結的溫度為850～1050℃，保溫時間為0.5～2h。

優選的，步驟(2)中，超聲時間為5～60min。

優選的，步驟(2)中，將超聲處理后的銅石墨基體置于50～80℃的真空干燥箱內，干燥時間為2～4h，自然冷卻至室溫。

優選的，步驟(3)中，所述聚四氟乙烯分散液的pH為9～11，聚四氟乙烯的含量為50～70wt％，乳化劑的含量為5～10wt％，余量為水。

更優選的，所述聚四氟乙烯顆粒粒徑為0.01～0.25μm；所述乳化劑為十二烷基苯磺酸鈉或硬酯酸鈉。