一種制備大尺寸碳銅復(fù)合材料的連續(xù)化熱等靜壓浸漬方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于復(fù)合材料制備技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種制備大尺寸碳銅復(fù)合材料的連續(xù)化熱等靜壓浸漬方法。
【背景技術(shù)】
[0002]碳銅復(fù)合材料具有優(yōu)良的導(dǎo)電、導(dǎo)熱、耐磨損、高強度、自潤滑和耐腐蝕性能，而被廣泛地用作滑動導(dǎo)電的電接觸材料，現(xiàn)代電氣化鐵路，特別是高速鐵路弓網(wǎng)系統(tǒng)中的受電弓滑板、發(fā)電機電動機中的導(dǎo)電碳刷、滑動電觸頭等都是由碳銅復(fù)合材料制成。
[0003]隨著碳銅復(fù)合材料的性能不斷改進，其應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣，對碳銅復(fù)合材料的性能、尺寸及形狀提出更高要求，促使了碳銅復(fù)合材料制備工藝的改進。熱等靜壓浸漬是目前制備碳銅復(fù)合材料的先進工藝，在高速鐵路弓網(wǎng)系統(tǒng)受電弓滑板中已有少量應(yīng)用，但仍存在一些問題:
[0004]I)浸漬壓力較低，對于壁厚較厚的產(chǎn)品，浸漬深度難以滿足要求，如中國專利號N0.201010106908.2的發(fā)明專利提供了一種銅/石墨復(fù)合材料及其制造方法，浸漬時的壓力為60?80MPa;
[0005]2)無法連續(xù)生產(chǎn)，效率低、成本高，如中國專利號N0.200710158757.3的發(fā)明專利提供了一種炭石墨熱等靜壓浸銀工藝，需要在熱等靜壓浸漬完成后冷卻至100°C以下出爐，且銀熔液凝固后包裹在炭基體周圍，需要通過機械加工處理才能得到產(chǎn)品。因此，為了適應(yīng)各行業(yè)對大尺寸、低成本碳銅復(fù)合材料的高性能要求，需對熱等靜壓浸漬工藝進行改進。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種制備大尺寸碳銅復(fù)合材料的低成本、連續(xù)化熱等靜壓浸漬方法，解決浸漬壓力較低、難以滿足厚壁產(chǎn)品浸漬完全，以及無法連續(xù)生產(chǎn)、效率低的問題。
[0007]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案:
[0008]本發(fā)明提供一種制備大尺寸碳銅復(fù)合材料的連續(xù)化熱等靜壓浸漬方法，包括如下步驟:
[0009](I)原料準(zhǔn)備:碳銅復(fù)合材料的化學(xué)成分按體積百分比為:碳75?85 %、其余為銅或銅合金；
[0010](2)將銅或銅合金放置在坩禍中，抽真空，升溫至使銅或銅合金充分熔化；
[0011](3)待銅或銅合金完全熔化后，通入氬氣控制浸漬壓力，溫度穩(wěn)定后利用工裝將待浸漬的碳材料浸入熔液中；
[0012](4)將浸漬完成的碳銅復(fù)合材料從熔液中提出，并從上出料口取出即得碳銅復(fù)合材料產(chǎn)品；
[0013](5)根據(jù)坩禍內(nèi)的剩余熔液量合理添加銅或銅合金錠，即可連續(xù)生產(chǎn)碳銅復(fù)合材料產(chǎn)品。
[0014]該方法適合于高導(dǎo)熱、高導(dǎo)電碳/純銅復(fù)合材料及碳/銅合金復(fù)合材料的浸漬。
[0015]所述銅或銅合金的化學(xué)成分按質(zhì)量百分比為:Cu 85?100%、Zn0?15%。
[0016]所述步驟(2)中，抽真空至10?30Pa，升溫至1100?1250°C，保溫時間為2?3h。
[0017]所述步驟(3)中，浸漬壓力為100?200MPa，保溫時間為10?20min;適合于大尺寸、
厚壁產(chǎn)品的浸漬。
[0018]所述方法可在熱態(tài)下開爐取出浸漬完成的材料及補充銅或銅合金錠，適合于連續(xù)化生產(chǎn)。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于:
[0020]1、浸漬溫度高，能夠滿足純銅的熔化溫度要求，可根據(jù)碳銅復(fù)合材料產(chǎn)品的導(dǎo)電、導(dǎo)熱等性能要求合理選用純銅或低熔點銅合金；
[0021]2、浸漬壓力高，能夠滿足大尺寸、厚壁碳銅復(fù)合材料產(chǎn)品的快速浸漬，浸漬的均勻性優(yōu)異；
[0022]3、便于連續(xù)化生產(chǎn)，通過可熱態(tài)開爐的設(shè)計，能夠?qū)崿F(xiàn)在浸漬溫度下開爐的功能，從上出料口取出浸漬完成的碳銅復(fù)合材料，并將待浸漬的碳材料裝入爐中，無需冷卻后取料，無需機械加工處理;從下進料口補充純銅或銅合金錠，即可實現(xiàn)浸漬工序的連續(xù)化作業(yè)。
【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明進行進一步說明。
[0024]本發(fā)明的制備大尺寸碳銅復(fù)合材料的連續(xù)化熱等靜壓浸漬方法，首先是在真空條件下將純銅或銅合金錠在坩禍中加熱融化，然后通入氬氣至爐內(nèi)壓力達到100?200MPa，將多孔碳材料浸入純銅或銅合金熔液中，保壓一段時間從熔液中取出即得浸漬完成的碳銅復(fù)合材料;熱等靜壓浸漬設(shè)備設(shè)計成可在熱態(tài)下開爐，一方面可將浸漬完成的碳銅復(fù)合材料從上出口取出，重新準(zhǔn)備待浸漬的碳材料，另一方面可在下進料口補充純銅或銅合金錠，滿足連續(xù)浸漬的要求。
[0025]本發(fā)明提供一種制備大尺寸碳銅復(fù)合材料的連續(xù)化熱等靜壓浸漬方法，包括如下步驟:
[0026](I)根據(jù)產(chǎn)品的導(dǎo)電、導(dǎo)熱、耐磨等性能要求合理設(shè)計碳銅復(fù)合材料的成分及配比，碳銅復(fù)合材料的化學(xué)成分按體積百分比為:碳75?85%、銅或銅合金15?25%;其中，銅或銅合金的化學(xué)成分按質(zhì)量百分比為:Cu 85?100%、Zn O?15% ;
[0027](2)將銅或銅合金放置在坩禍中，抽真空至10?30Pa，升溫至1100?1250°C，保溫2?3h使銅或銅合金充分熔化；
[0028](3)待銅或銅合金完全熔化后，通入氬氣至爐內(nèi)壓力為100?200M Pa，溫度穩(wěn)定后利用工裝將待浸漬的碳材料浸入熔液中，保溫10?20mi η;
[0029](4)將浸漬完成的碳銅復(fù)合材料從熔液中提出，并從上出料口取出即得碳銅復(fù)合材料產(chǎn)品；
[0030](5)根據(jù)坩禍內(nèi)的剩余熔液量合理添加銅或銅合金錠，即可連續(xù)生產(chǎn)碳銅復(fù)合材料產(chǎn)品。
[0031 ]實施例1-熱等靜壓浸漬碳/純銅復(fù)合材料
[0032]1、碳銅復(fù)合材料的配比為75%碳、25%純銅(體積比)；
[0033]2、將純銅放置在坩禍中，抽真空至10Pa，升溫至1250°C，保溫3h使純銅充分熔化；
[0034]3、待純銅完全熔化后，通入氬氣至爐內(nèi)壓力為200MPa，溫度穩(wěn)定后利用工裝將待浸漬的碳材料浸入熔液中，保溫1min;
[0035]4、將浸漬完成的材料從熔液中提出，并從上出料口取出即得碳/純銅復(fù)合材料產(chǎn)品;
[0036]5、根據(jù)坩禍內(nèi)的剩余熔液量合理添加純銅錠，即可連續(xù)生產(chǎn)碳/純銅復(fù)合材料產(chǎn)品O
[0037]實施例2-熱等靜壓浸漬碳/黃銅復(fù)合材料
[0038]1、碳銅復(fù)合材料的配比為85%碳、15%銅合金(體積比)，銅合金的成分為85%Cu、15%Zn(質(zhì)量比)；
[0039]2、將銅合金放置在坩禍中，抽真空至30Pa，升溫至1100°C，保溫2h使銅合金充分熔化；
[0040]3、待銅合金完全熔化后，通入氬氣至爐內(nèi)壓力為lOOMPa，溫度穩(wěn)定后利用工裝將待浸漬的碳材料浸入熔液中，保溫20min;
[0041 ]4、將浸漬完成的材料從熔液中提出，并從上出料口取出即得碳/黃銅復(fù)合材料產(chǎn)品;
[0042]5、根據(jù)坩禍內(nèi)的剩余熔液量合理添加銅合金錠，即可連續(xù)生產(chǎn)碳/黃銅復(fù)合材料
τ?: 口廣PR ο
【主權(quán)項】
1.一種制備大尺寸碳銅復(fù)合材料的連續(xù)化熱等靜壓浸漬方法，其特征在于:該方法包括如下步驟: (1)原料準(zhǔn)備:碳銅復(fù)合材料的化學(xué)成分按體積百分比為:碳75?85%、其余為銅或銅合金； (2)將銅或銅合金放置在坩禍中，抽真空，升溫至使銅或銅合金充分熔化； (3)待銅或銅合金完全熔化后，通入氬氣控制浸漬壓力，溫度穩(wěn)定后利用工裝將待浸漬的碳材料浸入熔液中； (4)將浸漬完成的碳銅復(fù)合材料從熔液中提出，并從上出料口取出即得碳銅復(fù)合材料τ?: 口廣PR ； (5)根據(jù)坩禍內(nèi)的剩余熔液量合理添加銅或銅合金錠，即可連續(xù)生產(chǎn)碳銅復(fù)合材料產(chǎn)品O2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備大尺寸碳銅復(fù)合材料的連續(xù)化熱等靜壓浸漬方法，其特征在于:該方法適合于高導(dǎo)熱、高導(dǎo)電碳/純銅復(fù)合材料及碳/銅合金復(fù)合材料的浸漬。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備大尺寸碳銅復(fù)合材料的連續(xù)化熱等靜壓浸漬方法，其特征在于:所述銅或銅合金的化學(xué)成分按質(zhì)量百分比為:Cu 85?100%、Ζη O?15%。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備大尺寸碳銅復(fù)合材料的連續(xù)化熱等靜壓浸漬方法，其特征在于:所述步驟(2)中，抽真空至10?30Pa，升溫至1100?1250°C，保溫時間為2?3h。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備大尺寸碳銅復(fù)合材料的連續(xù)化熱等靜壓浸漬方法，其特征在于:所述步驟(3)中，浸漬壓力為100?200MPa，保溫時間為10?20min;適合于大尺寸、厚壁產(chǎn)品的浸漬。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備大尺寸碳銅復(fù)合材料的連續(xù)化熱等靜壓浸漬方法，其特征在于:所述方法可在熱態(tài)下開爐取出浸漬完成的材料及補充銅或銅合金錠，適合于連續(xù)化生產(chǎn)。
【專利摘要】本發(fā)明屬于復(fù)合材料制備技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種制備大尺寸碳銅復(fù)合材料的連續(xù)化熱等靜壓浸漬方法。該方法首先是在真空條件下將純銅或銅合金錠在坩堝中加熱融化，將多孔碳材料浸入純銅或銅合金熔液中，加壓后并保壓一段時間從熔液中提出即得浸漬完成的碳銅復(fù)合材料；熱等靜壓浸漬設(shè)備設(shè)計成可在熱態(tài)下開爐，一方面可將浸漬完成的碳銅復(fù)合材料從上出料口取出，重新準(zhǔn)備待浸漬的碳材料，另一方面可在下進料口補充純銅或銅合金錠，滿足連續(xù)浸漬的要求。本發(fā)明能夠滿足純銅或銅合金錠的熔化溫度要求，能夠滿足大尺寸、厚壁碳銅復(fù)合材料產(chǎn)品的快速浸漬，浸漬的均勻性優(yōu)異可連續(xù)化作業(yè)，生產(chǎn)效率高，避免冷卻后取料，且無需機械加工。
【IPC分類】C22C9/04, B22D23/04, C22C1/10
【公開號】CN105648257
【申請?zhí)枴?br>【發(fā)明人】陳宏霞, 陳明禮, 李陽, 張福堂, 吳爽, 張德明, 任志祿, 孫永生, 葉青
【申請人】中國鋼研科技集團有限公司, 新冶高科技集團有限公司
【公開日】2016年6月8日
【申請日】2015年12月31日