一种铜-石墨-聚四氟乙烯复合材料的制备方法_CN109762282A
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方法 ( 57 )摘要
本发明公开了一种铜-石墨-聚四氟乙烯复 合材料的 制备方法 ，属于粉末冶金技术领域 ，包 括以下步骤：( 1 )铜石墨基体的制备；( 2 )将铜石 墨基体依次放入丙酮和无水乙醇中超声处理 ，干 燥后得到预处理的铜石墨基体；( 3 )在高温高压 下，对预处理的铜石墨基体浸渍聚四氟乙烯分散 液 ；( 4 )将浸渍后的铜石墨基体在高温下塑化 ，得 到铜-石墨-聚四氟乙烯复合材料。聚四氟乙烯浸 渍层可保护铜石墨基体在常温和工作状态下不 被腐蚀、氧化，且由于聚四氟乙烯的耐磨、自润滑 特性 ，可降 低工件工作时接触面间的 摩擦系数 ， 减 少磨损量 ，提高工件使 用寿命。采 用高温高 压 浸渍可提高聚四氟乙烯的浸渍速度，无需多次浸 渍，一步到位，缩短制备周期，提高生产效率。
( 19 )中华人民 共和国国家知识产权局
( 12 )发明专利申请
(21)申请号 201910048867 .7
(22)申请日 2019 .01 .18
(71)申请人 中南大学 地址 410083 湖南省长沙市岳麓区麓山南 路932号
(72)发明人 邹俭鹏 高杉
(74)专利代理机构 长沙永星专利商标事务所 (普通合伙) 43001
2
CN 109762282 A
说 明 书
1/5 页
一种铜-石墨-聚四氟乙烯复合材料的制备方法
技术领域 [0001] 本发明属于粉末冶金技术领域，具体涉及一种铜-石墨-聚四氟乙烯复合材料的制 备方法。
背景技术 [0002] 铜石墨复合材料常可用作制造电刷、滑块，主要用于汽车、航空、电气行业用低压 直流电 机 ，交流异步电 动机集电 环和换向器等。而发电 机的 碳 刷与滑环是电 机的 重要部件 之一，是发电机励磁电流的关键通道，若其发生故障将危及整台发电机组的运行。 [0003] 铜石墨复合材料电刷中基体铜和石墨相分别起着导电、提高耐磨性的作用，但在 传统的粉末冶金工艺中 ，两者间却存在矛盾 ，即通过提高电 刷中铜含量 ，可提高导电 性的要 求 ，但 使耐 磨性 和使 用寿 命降 低 ，反 之 亦 然 。为获 得 更 好的 导电 性能 和耐 磨性 ，专 利 CN1213876A《电 机 用电 刷及其制造方法》公开了一种高性能铜银石墨电 刷，但其采 用的镀铜 银石墨粉做原料 ，制备工艺复 杂 ，成本较高。为提高 铜石墨材料的耐磨耐腐蚀性能 ，溶液浸 渍法为一有效途径。现有的铜石墨材料浸渍剂主要为树脂，但浸渍树脂的铜石墨材料使用 范围依然受限 ，不能适用于强碱、强氧化性酸的条件 ，而且存在工艺复杂，浸透深度浅 ，耐渗 透性差等问题。
(10)申请公布号 CN 109762282 A (43)申请公布日 2019.05.17
权利要求书1页 说明书5页 附图3页
来自百度文库
CN 109762282 A
CN 109762282 A
权 利 要 求 书
1/1 页
1 .一种铜-石墨-聚四氟乙烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： (1)铜石墨基体的制备； (2) 将铜石墨基体依次放入丙酮和无水乙 醇中超声处理 ，干燥后得到预处理的 铜石墨 基体； (3) 在高温高压下 ，对步骤 (2) 所得预处理的 铜石墨基体浸渍聚四氟乙 烯分散液 ，使聚 四氟乙烯均匀包覆在铜石墨基体表面并填充表层空隙 ，得到浸渍后的铜石墨基体 ； (4)将步骤(3)所得浸渍后的铜石墨基体在高温下塑化，得到铜-石墨-聚四氟乙烯复合 材料。 2 .根据权利要求1所述的铜-石墨-聚四氟乙烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述 铜-石墨-聚四氟乙 烯复合材料由以 下组分按体积百分比 组成 ：聚四氟乙 烯体积含量为1～ 10％，铜体积含量为0～50％，余量为石墨，各组分体积含量之和为100％。 3 .根据权利要求1所述的铜-石墨-聚四氟乙烯复合材料的制备方法，其特征在于，步骤 (1)中，所述铜石墨基体由传统的粉末冶金工艺制备得到，具体为： 将石墨粉、铜粉、成型剂按预定比 例混合均匀 ，然后经压 制、烧结 、切割处理 ，得到铜石 墨基体。 4 .根据权利要求1所述的铜-石墨-聚四氟乙烯复合材料的制备方法，其特征在于，步骤 (2)中，将超声处理后的铜石墨基体置于50～80℃的真空干燥箱内，干燥时间为2～4h，自然 冷却至室温。 5 .根据权利要求1所述的铜-石墨-聚四氟乙烯复合材料的制备方法，其特征在于，步骤 (3)中，所述聚四氟乙烯分散液的pH为9～11，聚四氟乙烯的含量为50～70wt％，乳化剂的含 量为5～10wt％，余量为水。 6 .根据权利要求5所述的铜-石墨-聚四氟乙烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述 聚四氟乙烯颗粒粒径为0 .01～0 .25μm；所述乳化剂为十二烷基苯磺酸钠或硬酯酸钠。 7 .根据权利要求1所述的铜-石墨-聚四氟乙烯复合材料的制备方法，其特征在于，步骤 (3) 中 ，将预处理的 铜石墨基体放入反应釜 ，加入聚四氟乙 烯分散液 ，加压至1～5MPa ，并升 温至150～300℃，保温4～24h，泄压后，得到浸渍后的铜石墨基体。 8 .根据权利要求7所述的铜-石墨-聚四氟乙烯复合材料的制备方法，其特征在于，聚四 氟乙烯分散液的液面高出预处理的铜石墨基体10～20mm。 9 .根据权利要求1所述的铜-石墨-聚四氟乙烯复合材料的制备方法，其特征在于，步骤 (4)中，浸渍后的铜石墨基体在300～330℃，保温0 .5～4h，进行塑化。 10 .根据权利要求9所述的铜-石墨-聚四氟乙烯复合材料的制备方法，其特征在于，步 骤(4)中，所述塑化过程的加热制度为： 室温～250℃自由 升温 ，250℃保温lh ，300℃保温1～2h ；冷 却过程 ：250℃保温1h ，随 炉 冷却至室温。
代理人 何方
(51)Int .Cl . C08L 27/18(2006 .01) C08K 3/04(2006 .01) C08K 3/08(2006 .01) C22C 1/05(2006 .01) C22C 9/00(2006 .01)
( 54 )发明 名称 一 种铜-石墨 -聚四 氟乙 烯复 合材料的 制备
本发明公开了一种铜-石墨-聚四氟乙烯复 合材料的 制备方法 ，属于粉末冶金技术领域 ，包 括以下步骤：( 1 )铜石墨基体的制备；( 2 )将铜石 墨基体依次放入丙酮和无水乙醇中超声处理 ，干 燥后得到预处理的铜石墨基体；( 3 )在高温高压 下，对预处理的铜石墨基体浸渍聚四氟乙烯分散 液 ；( 4 )将浸渍后的铜石墨基体在高温下塑化 ，得 到铜-石墨-聚四氟乙烯复合材料。聚四氟乙烯浸 渍层可保护铜石墨基体在常温和工作状态下不 被腐蚀、氧化，且由于聚四氟乙烯的耐磨、自润滑 特性 ，可降 低工件工作时接触面间的 摩擦系数 ， 减 少磨损量 ，提高工件使 用寿命。采 用高温高 压 浸渍可提高聚四氟乙烯的浸渍速度，无需多次浸 渍，一步到位，缩短制备周期，提高生产效率。
( 19 )中华人民 共和国国家知识产权局
( 12 )发明专利申请
(21)申请号 201910048867 .7
(22)申请日 2019 .01 .18
(71)申请人 中南大学 地址 410083 湖南省长沙市岳麓区麓山南 路932号
(72)发明人 邹俭鹏 高杉
(74)专利代理机构 长沙永星专利商标事务所 (普通合伙) 43001
2
CN 109762282 A
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一种铜-石墨-聚四氟乙烯复合材料的制备方法
技术领域 [0001] 本发明属于粉末冶金技术领域，具体涉及一种铜-石墨-聚四氟乙烯复合材料的制 备方法。
背景技术 [0002] 铜石墨复合材料常可用作制造电刷、滑块，主要用于汽车、航空、电气行业用低压 直流电 机 ，交流异步电 动机集电 环和换向器等。而发电 机的 碳 刷与滑环是电 机的 重要部件 之一，是发电机励磁电流的关键通道，若其发生故障将危及整台发电机组的运行。 [0003] 铜石墨复合材料电刷中基体铜和石墨相分别起着导电、提高耐磨性的作用，但在 传统的粉末冶金工艺中 ，两者间却存在矛盾 ，即通过提高电 刷中铜含量 ，可提高导电 性的要 求 ，但 使耐 磨性 和使 用寿 命降 低 ，反 之 亦 然 。为获 得 更 好的 导电 性能 和耐 磨性 ，专 利 CN1213876A《电 机 用电 刷及其制造方法》公开了一种高性能铜银石墨电 刷，但其采 用的镀铜 银石墨粉做原料 ，制备工艺复 杂 ，成本较高。为提高 铜石墨材料的耐磨耐腐蚀性能 ，溶液浸 渍法为一有效途径。现有的铜石墨材料浸渍剂主要为树脂，但浸渍树脂的铜石墨材料使用 范围依然受限 ，不能适用于强碱、强氧化性酸的条件 ，而且存在工艺复杂，浸透深度浅 ，耐渗 透性差等问题。
(10)申请公布号 CN 109762282 A (43)申请公布日 2019.05.17
权利要求书1页 说明书5页 附图3页
来自百度文库
CN 109762282 A
CN 109762282 A
权 利 要 求 书
1/1 页
1 .一种铜-石墨-聚四氟乙烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： (1)铜石墨基体的制备； (2) 将铜石墨基体依次放入丙酮和无水乙 醇中超声处理 ，干燥后得到预处理的 铜石墨 基体； (3) 在高温高压下 ，对步骤 (2) 所得预处理的 铜石墨基体浸渍聚四氟乙 烯分散液 ，使聚 四氟乙烯均匀包覆在铜石墨基体表面并填充表层空隙 ，得到浸渍后的铜石墨基体 ； (4)将步骤(3)所得浸渍后的铜石墨基体在高温下塑化，得到铜-石墨-聚四氟乙烯复合 材料。 2 .根据权利要求1所述的铜-石墨-聚四氟乙烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述 铜-石墨-聚四氟乙 烯复合材料由以 下组分按体积百分比 组成 ：聚四氟乙 烯体积含量为1～ 10％，铜体积含量为0～50％，余量为石墨，各组分体积含量之和为100％。 3 .根据权利要求1所述的铜-石墨-聚四氟乙烯复合材料的制备方法，其特征在于，步骤 (1)中，所述铜石墨基体由传统的粉末冶金工艺制备得到，具体为： 将石墨粉、铜粉、成型剂按预定比 例混合均匀 ，然后经压 制、烧结 、切割处理 ，得到铜石 墨基体。 4 .根据权利要求1所述的铜-石墨-聚四氟乙烯复合材料的制备方法，其特征在于，步骤 (2)中，将超声处理后的铜石墨基体置于50～80℃的真空干燥箱内，干燥时间为2～4h，自然 冷却至室温。 5 .根据权利要求1所述的铜-石墨-聚四氟乙烯复合材料的制备方法，其特征在于，步骤 (3)中，所述聚四氟乙烯分散液的pH为9～11，聚四氟乙烯的含量为50～70wt％，乳化剂的含 量为5～10wt％，余量为水。 6 .根据权利要求5所述的铜-石墨-聚四氟乙烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述 聚四氟乙烯颗粒粒径为0 .01～0 .25μm；所述乳化剂为十二烷基苯磺酸钠或硬酯酸钠。 7 .根据权利要求1所述的铜-石墨-聚四氟乙烯复合材料的制备方法，其特征在于，步骤 (3) 中 ，将预处理的 铜石墨基体放入反应釜 ，加入聚四氟乙 烯分散液 ，加压至1～5MPa ，并升 温至150～300℃，保温4～24h，泄压后，得到浸渍后的铜石墨基体。 8 .根据权利要求7所述的铜-石墨-聚四氟乙烯复合材料的制备方法，其特征在于，聚四 氟乙烯分散液的液面高出预处理的铜石墨基体10～20mm。 9 .根据权利要求1所述的铜-石墨-聚四氟乙烯复合材料的制备方法，其特征在于，步骤 (4)中，浸渍后的铜石墨基体在300～330℃，保温0 .5～4h，进行塑化。 10 .根据权利要求9所述的铜-石墨-聚四氟乙烯复合材料的制备方法，其特征在于，步 骤(4)中，所述塑化过程的加热制度为： 室温～250℃自由 升温 ，250℃保温lh ，300℃保温1～2h ；冷 却过程 ：250℃保温1h ，随 炉 冷却至室温。
代理人 何方
(51)Int .Cl . C08L 27/18(2006 .01) C08K 3/04(2006 .01) C08K 3/08(2006 .01) C22C 1/05(2006 .01) C22C 9/00(2006 .01)
( 54 )发明 名称 一 种铜-石墨 -聚四 氟乙 烯复 合材料的 制备