[发明专利]一种铜基铁基复合电接触材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种铜基铁基复合电接触材料及其制备方法，涉及新材料技术领域。本发明先制备改性含四氧化三铁的石墨烯纤维，将改性含四氧化三铁的石墨烯纤维加入铜基料中后，进行预处理，再进行本产品制备；预处理时先进行真空热压烧结，再进行真空放电等离子烧结，预处理后再进行烧结、退火制得本产品；制备的改性含四氧化三铁的石墨烯纤维呈疏松多孔，不仅在热压烧结时便于与铜基料中形成通电网络结构，更易断裂成短纤维分散在铜基料内部。本发明制备的铜基铁基复合电接触材料不仅导电性能好，而且耐磨，使用寿命长。

技术领域

本发明涉及新材料领域，具体为一种铜基铁基复合电接触材料及其制备方法。

背景技术

电接触材料是开关电器和电子仪器仪表中非常重要的元件，直接起到分断和接通电路的作用以及承受正常工作电流的功能，其性能对开关电器能否正常运行和使用寿命长短有至关重要的作用。因此通常要求电接触材料具备良好的导电性、较高的热导率、低而稳定的接触电阻、优异的耐磨性能、抗熔焊性能等。

铜基料材料成本较低、资源丰富，且具备较好的导电性能和较好的化学稳定性能，目前是低压电器触头材料的重要发展方向之一。与银相比，铜作为电接触材料最大的问题在于其易于氧化，且生成的氧化膜不导电。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铜基铁基复合电接触材料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明第一方面提供如下技术方案：一种铜基铁基复合电接触材料的制备方法，其特征在于，制备铜基铁基复合电接触材料的工艺流程为：

湿法纺丝，含四氧化三铁粉末的石墨烯纤维制备，改性含四氧化三铁粉末的石墨烯纤维，铜基料预处理，预处理基料烧结。

优选的，包括以下具体步骤：

(1)将氧化石墨烯与四氧化三铁粉末混合分散在水中，并在高速离心机中进行离心，除去上清液后得到氧化石墨烯纺丝液；

(2)将氧化石墨烯纺丝液倒入纺丝管中进行湿法纺丝，在凝固浴凝固成型，制得含四氧化三铁粉末的氧化石墨烯纤维；

(3)将含四氧化三铁粉末的氧化石墨烯纤维放入含有聚乙烯吡咯烷酮的氢氧化钠溶液中，在95℃下水浴加热反应12～24h，再用无水乙醇洗涤5～10次，在室温下干燥24～48h，制得含四氧化三铁粉末的石墨烯纤维；

(4)将制得的含四氧化三铁粉末的石墨烯纤维浸于含四氧化三铁粉末的石墨烯纤维质量5～10倍的凝固浴中进行加热，温度为70～90℃，保温时间为5～8min，捞出在60～90℃下干燥24h，将干燥后的含四氧化三铁粉末的石墨烯浸于氯化铁溶液中静置5～8h，然后进行蒸干，温度为120～150℃，直至蒸干后质量为蒸干前质量的60～70％，制得改性含四氧化三铁的石墨烯纤维；

(5)将改性含四氧化三铁的石墨烯纤维加入铜基料中，搅拌均匀制成坯料进行真空热压烧结，将热压烧结后的坯料直接进行真空放电等离子烧结，自然冷却后制得预处理的铜基料；

(6)将预处理的铜基料在模具中进行烧结、退火，制得成品。

优选的，上述步骤(1)中：氧化石墨烯、四氧化三铁粉末、水的质量比为4：1：4～4：1：6；离心机转速为10000～15000rpm，时间为40～60min。

优选的，上述步骤(2)中：湿法纺丝时将氧化石墨烯纺丝液倒入纺丝管，用惰性气体加压将氧化石墨烯纺丝液通过长度10cm、直径0.14～0.18mm的喷丝嘴挤出；凝固浴为水、乙醇和丙酮按体积比5：2：1～5：2：1.2制得。

优选的，上述步骤(3)中：含四氧化三铁粉末的氧化石墨烯纤维、聚乙烯吡咯烷酮与氢氧化钠溶液质量比为1：0.1：10～1：0.3：10；氢氧化钠溶液质量分数为40～50％。