新型受電弓滑板材料的制備及性能研究.pdf

1、銅/石墨自潤滑金屬基復(fù)合材料是一種重要的新型功能材料。由于它既具有金屬較高的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性,又具有石墨較好的耐磨、潤滑性,同時具有較高的機(jī)械強(qiáng)度和良好的防咬合性能,可作為各種軸承和滑動部件的新材料和導(dǎo)電材料,而被廣泛應(yīng)用于電刷、電觸頭,尤其是受電弓滑板的材料。
　　 石墨與銅之間互相不潤濕,即使在1100℃時其潤濕角也高達(dá)140°,加上兩者之間的密度之差,石墨很難分散于銅中,因此在制備銅/石墨復(fù)合材料時很容易產(chǎn)生偏析,二得不到成分

2、均勻、性能優(yōu)良的材料。傳統(tǒng)的制備銅/石墨金屬基復(fù)合材料的方法,由于只是銅/石墨兩者之間機(jī)械的混合,從而界面結(jié)合強(qiáng)度低,使這種復(fù)合材料的諸多性能不能很好的發(fā)揮。本課題就是在這種情況下對制備工藝進(jìn)行改進(jìn),首先在石墨粉表面鍍銅,再與銅粉復(fù)合成石墨.金屬基復(fù)合材料。這樣界面由原來的石墨與金屬接觸變成金屬與金屬接觸,改善了石墨和銅之間的潤濕性,增強(qiáng)了界面結(jié)合力。
　　 本課題采用了單因素實驗分別研究了硫酸銅濃度、冰乙酸濃度、反應(yīng)溫度和反應(yīng)

3、時間對石墨粉鍍銅的影響,并對其中影響較大的硫酸銅濃度和反應(yīng)溫度進(jìn)行了正交實驗,從而得到最佳的石墨粉鍍銅工藝條件:硫酸銅濃度為60g/L,冰乙酸濃度為16ml/L,Zn粉加入量15g/L,反應(yīng)溫度為35℃,反應(yīng)時間為40min。在此工藝條件下得到的鍍銅石墨粉,鍍層均勻緊密。
　　 在以硫酸銅為主鹽,鋅粉為還原劑的石墨粉化學(xué)鍍銅的基礎(chǔ)上,本課題又著重研究了試樣制備工藝條件對復(fù)合材料性能的影響。重點討論了石墨粉粒度、鍍銅石墨粉百分含量

4、、冷壓壓力以及燒結(jié)溫度對材料性能的影響。結(jié)果表明,在石墨粉粒度為61-76μm、鍍銅石墨粉含量為15％、冷壓壓強(qiáng)為250-300MPa、燒結(jié)溫度850-900℃下保溫5h的工藝條件下制備的復(fù)合材料的性能較好。采用本文的制備工藝,得到的銅/石墨自潤滑金屬基復(fù)合材料硬度為52-58HB、電導(dǎo)率為3.163×107S/m、沖擊韌性為3.43J·cm-2。與現(xiàn)有的浸金屬碳滑板相比,導(dǎo)電性有了極大的提高。
　　 磨損是制約著受電弓滑板性能