專利名稱：在電接觸材料制備中添加碳素物質(zhì)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種材料技術(shù)領(lǐng)域的添加碳素物質(zhì)的方法，具體地說(shuō)，涉及是一 種在電接觸材料制備中添加碳素物質(zhì)的方法。 冃眾漢不
由于碳素物質(zhì)(石墨或金剛石)具有高熔點(diǎn)、耐磨減摩、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等優(yōu) 點(diǎn)，從而使得碳素物質(zhì)在材料制備領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。例如在電觸頭材料中添 加石墨，可以極大提高材料使用過(guò)程中的抗熔焊性能；在機(jī)械工業(yè)用耐磨減摩材 料制備中，添加石墨可以提高材料的減摩性能，而金剛石的加入可以使得材料的 耐磨性提高，從而達(dá)到延長(zhǎng)使用壽命的目的。同時(shí)，碳素物質(zhì)粉末的顆粒大小對(duì) 于電接觸材料的綜合性能有著至關(guān)重要的影響，有關(guān)資料表明，很多電接觸材料 的綜合性能隨著所添加的碳素粉末尺寸的減小而增強(qiáng)，特別是納米碳素粉體的加 入會(huì)提高電接觸材料的綜合性能。
經(jīng)檢索，目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于電接觸材料制備的研究具體如下-
1) 一種銀石墨電觸頭的制備方法CN101086923A
2) 用納米技術(shù)制備銀石墨電觸頭材料的方法CN1396025A 在電接觸材料制備領(lǐng)域中，納米碳素物質(zhì)添加的主要方法是首先采用各種手
段獲得納米碳素粉體材料，采用普通粉末冶金方法或高能球磨分散加入。這樣的 加入方式會(huì)造成以下不良影響 一 由于納米粉體材料表面積巨大，易團(tuán)聚，在 球磨方式下很難真正分散均勻，容易造成聚集，從而降低納米碳素物質(zhì)的作用； 二為了將納米碳素物質(zhì)盡可能分散均勻，就必須延長(zhǎng)球磨時(shí)間，增加球磨強(qiáng)度， 高能球磨將不可避免的造成球磨介質(zhì)對(duì)電接觸材料的污染，從而影響材料性能。
綜上所述， 一種合適納米碳素顆粒材料添加方式成為許多電接觸材料制備的 一個(gè)關(guān)鍵，尋找一種合適的添加方式顯得尤為必要。

發(fā)明內(nèi)容
4本發(fā)明針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足和缺陷，提供一種在電接觸材料制備中 添加碳素物質(zhì)的方法，可以實(shí)現(xiàn)碳素顆粒的均勻彌散分布，并避免常規(guī)方法制備 過(guò)程中帶來(lái)雜質(zhì)的弊端。
為實(shí)現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明采用的技術(shù)解決方案是采用一種生物質(zhì)衍生碳 質(zhì)中間相為原料，利用其乙醇溶液對(duì)金屬粉體進(jìn)行浸漬，粉體烘干后采用熱處理 方式使金屬粉體表面的有機(jī)物生成亞微米或納米的碳素顆粒，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)污染均 勻彌散添加的目的。
本發(fā)明具體實(shí)現(xiàn)包括以下步驟
第一步，按照所需制備材料中的碳素組分的比例，計(jì)算得出生物衍生碳質(zhì)中 間相所需重量，以此推算出所需生物衍生碳質(zhì)中間相重量。生物衍生碳質(zhì)中間相 通過(guò)乙醇溶解與最終獲得碳素物質(zhì)的比例為生物衍生碳質(zhì)中間相碳素物質(zhì) =40: 1 (重量比)即40份重量生物衍生碳質(zhì)中間相可最終獲得1份碳素物質(zhì)。 生物衍生碳質(zhì)中間相與乙醇重量比為l: 1 1: 20之間。
第二步，按第一步的配置方法，取相應(yīng)量生物質(zhì)衍生碳質(zhì)中間相置于相應(yīng)量 乙醇中，攪拌溶解后過(guò)濾獲得溶液A;
所述攪拌溶解，其時(shí)間為15分鐘 60分鐘。
所述過(guò)濾，即采用濾布過(guò)濾生物質(zhì)衍生碳質(zhì)中間相溶解后產(chǎn)物及雜質(zhì)，濾布
目數(shù)>100目。
第三步，將所需制備的電接觸材料中其余組分粉末混合均勻后獲得混合粉末
B，將混合粉末B加入到第二步過(guò)濾所得溶液A中進(jìn)行攪拌。同時(shí)對(duì)混合漿料 進(jìn)行加熱至乙醇揮發(fā)完成為止；
所述加熱溫度在40'C 10(TC之間。
第四步，將所得粉末置于氫氣中熱處理B卩可獲得混合均勻、碳素顆粒材料彌 散分布的電接觸材料粉末。
所述熱處理，其溫度為600 1000'C，時(shí)間為0.5 10小時(shí)。 本發(fā)明采用生物質(zhì)中間相溶解的辦法，通過(guò)液相加入及熱分解方式實(shí)現(xiàn)納米 或微米碳素物質(zhì)的添加，與傳統(tǒng)球磨分散方法相比，由于采用溶液方式添加，工 藝操作簡(jiǎn)單，可以有效避免顆粒團(tuán)聚不均勻現(xiàn)象的產(chǎn)生，實(shí)現(xiàn)電接觸材料基體中 亞微米或納米碳素顆粒的均勻彌散分布，并且在制備過(guò)程不會(huì)引入雜質(zhì)，從而影響材料性能的后果，提高了電接觸材料的綜合性能；碳素物質(zhì)來(lái)源豐富，價(jià)格便 宜，生產(chǎn)成本低廉。本發(fā)明對(duì)于納米及亞微米顆粒增強(qiáng)電接觸材料的制備有重要 的推動(dòng)作用。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例的方法流程圖
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的說(shuō)明，以下描述只是用于理解 本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明的范圍。
如圖1所示，本發(fā)明以下實(shí)施例按照?qǐng)D1中所示的流程進(jìn)行實(shí)施。 本發(fā)明中，所述生物質(zhì)衍生碳質(zhì)中間相是己經(jīng)公知的技術(shù)， 一般是指采用生 物質(zhì)資源材料及其廢棄物，通過(guò)粉碎、反應(yīng)物配備、混合并加以改性化學(xué)處理等 方式獲得的中間相碳微球、含中間相的自燒結(jié)粉末和含中間相的高分子的混合產(chǎn) 物。生物質(zhì)衍生碳質(zhì)中間相的制備方法已經(jīng)是現(xiàn)有公開(kāi)的技術(shù)，比如中國(guó)專利
CN02151063等。本發(fā)明只涉及采用現(xiàn)有的生物質(zhì)衍生碳質(zhì)中間相，并不涉及關(guān) 于生物質(zhì)衍生碳質(zhì)中間相本身的制備等內(nèi)容，這些內(nèi)容都屬于現(xiàn)有公知的常識(shí)。
實(shí)施例一
以100g銀碳化鎢石墨(Ag: 84wt%,石墨2.5Wt%, WC: 13.5wt%)電
接觸材料為例。
第一步，計(jì)算所需生物質(zhì)衍生碳質(zhì)中間相及乙醇用量，按照40: 1比例可得
生物質(zhì)衍生碳質(zhì)中間相需要100gx2.5%x40=100g，生物質(zhì)衍生碳質(zhì)中間相與乙 醇取1: 20比例即100gx20-2000g乙醇。
第二步，將上述生物質(zhì)衍生碳質(zhì)中間相溶于乙醇當(dāng)中，攪拌溶解15分鐘后 過(guò)濾溶解后產(chǎn)物及雜質(zhì)，獲得溶液A。濾布目數(shù)為100目。
第三步，將剩余的Ag粉84g和WC粉13.5g混合均勻獲得混合粉末B。將 粉末B加入到溶液A中攪拌，同時(shí)加熱至乙醇揮發(fā)完全，溫度為40'C。
第四步，將干燥完全的粉末置于氫氣氣氛中600'C熱處理10h即可獲得具有 彌散分布亞微米石墨顆粒的AgWCC復(fù)合粉末。采用本發(fā)明獲得的AgWCC復(fù)合 粉末制備的電接觸材料，相比傳統(tǒng)粉末冶金方法制備的電接觸材料，硬度上升
625%，抗熔焊性提高50%。 實(shí)施例二
以100g銀石墨(Ag-96wt%，石墨-4wtM)電接觸材料為例。
第一步，計(jì)算所需生物質(zhì)衍生碳質(zhì)中間相及乙醇用量，按照40: 1比例可得
生物質(zhì)衍生碳質(zhì)中間相需要100gx4%x40=160g,生物衍生碳質(zhì)中間相與乙醇取
1: IO比例160gxl0=1600g。
第二步，將上述生物質(zhì)衍生碳質(zhì)中間相溶于乙醇當(dāng)中，攪拌溶解60分鐘后 過(guò)濾溶解后產(chǎn)物及雜質(zhì)，獲得溶液A。濾布目數(shù)為200目。
第三步，將剩余的96gAg粉(由于剩余組分為單一組分，即無(wú)需混合)加 入到溶液A中攪拌，同時(shí)采用加熱至乙醇揮發(fā)完全，溫度為100"C。
第四步，將干燥完全后的粉末置于氫氣氣氛中1000"C熱處理0.5h即可獲得 具有彌散分布亞微米石墨顆粒的AgC復(fù)合粉末。采用本發(fā)明獲得的AgC復(fù)合粉 末制備的電接觸材料，相比傳統(tǒng)粉末冶金方法制備的電接觸材料，硬度上升50%， 抗熔焊性提高80%。
實(shí)施例三
以100g銅碳化鉤石墨(Cu-84wt%，石墨-2.5Wtn/。， WC-13.5wt%)電接觸材 料為例。
第一步，計(jì)算所需生物質(zhì)衍生碳質(zhì)中間相及乙醇用量，按照40: 1比例可得 生物質(zhì)衍生碳質(zhì)中間相需要100gx2.5%x40=100g，生物質(zhì)衍生碳質(zhì)中間相與乙 醇取1: 5比例即100gx5=500g乙醇。
第二步，將上述生物質(zhì)衍生碳質(zhì)中間相溶于乙醇當(dāng)中，攪拌溶解30分鐘后 過(guò)濾溶解后產(chǎn)物及雜質(zhì)，獲得溶液A。濾布目數(shù)為300目。
第三步，將剩余的01粉848和\￥<:粉13.58混合均勻獲得混合粉末8。將 粉末B加入到溶液A中攪拌，同時(shí)采用加熱至乙醇揮發(fā)完全，加熱溫度為60'C。
第四步，將干燥完全后的粉末置于氫氣氣氛中900'C熱處理3h即可獲得具 有彌散分布亞微米石墨顆粒的CuWCC復(fù)合粉末。采用本發(fā)明獲得的CuWCC復(fù) 合粉末制備的電接觸材料，相比傳統(tǒng)粉末冶金方法制備的電接觸材料，硬度上升
735%，抗熔焊性提高55%。 實(shí)施例四
以100g銀鎳石墨(Ag-90wt%，石墨-3Wt。/。，鎳-7wt。A)電接觸材料為例。
第一步，計(jì)算所需生物質(zhì)衍生碳質(zhì)中間相及乙醇用量，按照40: 1比例可得 生物質(zhì)衍生碳質(zhì)中間相需要100gx3%x40=120g，生物質(zhì)衍生碳質(zhì)中間相與乙醇 取1: 4比例即120gx4=480g乙醇。
第二步，將上述生物質(zhì)衍生碳質(zhì)中間相溶于乙醇當(dāng)中，攪拌溶解40分鐘后 過(guò)濾溶解后產(chǎn)物及雜質(zhì)，獲得溶液A。濾布目數(shù)為400目。
第三步，將剩余的Ag粉90g和Ni粉7g混合均勻獲得混合粉末B。將粉末 B加入到溶液A中攪拌，同時(shí)加熱至乙醇揮發(fā)完全，加熱溫度為50"C。
第四步，將干燥完全后的粉末置于氫氣氣氛中80(TC熱處理5h即可獲得具 有彌散分布亞微米石墨顆粒的AgNiC復(fù)合粉末。采用本發(fā)明獲得的AgNiC復(fù)合 粉末制備的電接觸材料，相比傳統(tǒng)粉末冶金方法制備的電接觸材料，硬度上升 35%，抗熔焊性提高40%。
實(shí)施例五
以100g銅石墨(Cu-97wt%，石墨-3Wt0/。)復(fù)合粉末為例。
第一步，計(jì)算所需生物質(zhì)衍生碳質(zhì)中間相及乙醇用量，按照40: 1比例可得 生物質(zhì)衍生碳質(zhì)中間相需要100gx3%x40=120g，生物質(zhì)衍生碳質(zhì)中間相與乙醇 取1: 3比例即120x3=360g乙醇。
第二步，將上述生物質(zhì)衍生碳質(zhì)中間相溶于乙醇當(dāng)中，攪拌溶解25分鐘后 過(guò)濾溶解后產(chǎn)物及雜質(zhì)，獲得溶液A。濾布目數(shù)為400目。
第三步，將剩余的Cu粉97g (由于剩余組分為單一組分，即無(wú)需混合)加 入到溶液A中攪拌，同時(shí)采用水浴加熱至乙醇揮發(fā)完全，加熱溫度為55'C。
第四步，將干燥完全后的粉末置于氫氣氣氛中70(TC熱處理5h即可獲得具 有彌散分布亞微米石墨顆粒的CuC復(fù)合粉末。采用本發(fā)明獲得的CuC復(fù)合粉末 制備的電接觸材料，相比傳統(tǒng)粉末冶金方法制備的電接觸材料，硬度上升35%, 抗熔焊性提高40%。實(shí)施例六
以100g銀鎳石墨(Ag-67wt%，石墨-3Wt。/。， Ni-30wt%)電接觸材料為例。 第一步，計(jì)算所需生物質(zhì)衍生碳質(zhì)中間相及乙醇用量，按照40: 1比例可得 生物質(zhì)衍生碳質(zhì)中間相需要100gx3%x40=120g，生物質(zhì)衍生碳質(zhì)中間相與乙醇
取1: 1比例即120g乙醇。
第二步，將上述生物質(zhì)衍生碳質(zhì)中間相溶于乙醇當(dāng)中，攪拌溶解30分鐘后 過(guò)濾溶解后產(chǎn)物及雜質(zhì)，獲得溶液A。濾布目數(shù)為400目。
第三步，將剩余的Ag粉67g和Ni粉30g混合均勻獲得混合粉末B。將粉 末B加入到溶液A中攪拌，同時(shí)采用水浴加熱至乙醇揮發(fā)完全，加熱溫度為 45°C。
第四步，將干燥完全后的粉末置于氫氣氣氛中80(TC熱處理3h即可獲得具 有彌散分布亞微米石墨顆粒的AgNi30C3復(fù)合粉末。采用本發(fā)明獲得的 AgNi30C3復(fù)合粉末制備的電接觸材料，相比傳統(tǒng)粉末冶金方法制備的電接觸材 料，硬度上升40%，抗熔焊性提高30%。
由以上實(shí)施例可以看出，本發(fā)明采用生物質(zhì)衍生碳質(zhì)中間相為原料，用乙醇 對(duì)其溶解以獲得含有碳素物質(zhì)成分溶液，然后通過(guò)溶液浸漬后攪拌烘干，然后續(xù)
熱處理相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)碳素物質(zhì)的加入。由于采用溶液方式添加，工藝操作簡(jiǎn) 單，無(wú)外來(lái)污染；可以實(shí)現(xiàn)亞微米或納米碳素顆粒在電接觸材料基體中的均勻彌 散分布，從而提高電接觸材料的綜合性能，并且碳素物質(zhì)來(lái)源豐富，價(jià)格便宜， 生產(chǎn)成本低廉。
權(quán)利要求
1.一種在電接觸材料制備中添加碳素物質(zhì)的方法，其特征在于，采用一種生物質(zhì)衍生碳質(zhì)中間相為原料，利用其乙醇溶液對(duì)金屬粉體進(jìn)行浸漬，粉體烘干后采用熱處理方式使金屬粉體表面的有機(jī)物生成亞微米或納米的碳素顆粒，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)污染均勻彌散添加的目的。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的在電接觸材料制備中添加碳素物質(zhì)的方法，其特征在于，包括以下步驟第一步，按照所需制備材料中的碳素組分的比例，計(jì)算得出所需碳素組分重 量，以此推算出所需生物質(zhì)衍生碳質(zhì)中間相重量，該生物質(zhì)衍生碳質(zhì)中間相通過(guò) 乙醇溶解獲得碳素物質(zhì)的比例為生物質(zhì)衍生碳質(zhì)中間相碳素物質(zhì)重量比=40: 1，即40份重量碳素中間相通過(guò)乙醇溶解獲得1份碳素物質(zhì)，其中生物質(zhì)衍生碳 質(zhì)中間相與乙醇重量比為l: 1 1: 20之間；第二步，按第一步的配置方法，取相應(yīng)量生物質(zhì)衍生碳質(zhì)中間相置于相應(yīng)量 乙醇中，攪拌溶解后過(guò)濾獲得溶液A,;第三步，將所需制備的電接觸材料中其余組分粉末混合均勻后獲得混合粉末 B，將混合粉末B加入到第二步過(guò)濾所得溶液A中，同時(shí)對(duì)混合漿料進(jìn)行攪拌 加熱至乙醇揮發(fā)完成為止；第四步，將干燥完全后所得粉末置于氫氣中熱處理即獲得混合均勻、碳素顆 粒材料彌散分布的電接觸材料粉末。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的在電接觸材料制備中添加碳素物質(zhì)的方法，其特征在于，所述生物質(zhì)衍生碳質(zhì)中間相，是指采用生物質(zhì)資源材料及其廢棄物， 通過(guò)粉碎、反應(yīng)物配備、混合并加以改性化學(xué)處理獲得的中間相碳微球、含中間 相的自燒結(jié)粉末和含中間相的高分子的混合產(chǎn)物。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的在電接觸材料制備中添加碳素物質(zhì)的方法，其特征 在于，第二步中，所述攪拌溶解，其時(shí)間為15分鐘 60分鐘。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的在電接觸材料制備中添加碳素物質(zhì)的方法，其特征 在于，第二步中，所述過(guò)濾，是指采用濾布過(guò)濾生物質(zhì)衍生碳質(zhì)中間相溶解后產(chǎn)物及雜質(zhì)，濾布目數(shù)2100目。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的在電接觸材料制備中添加碳素物質(zhì)的方法，其特征 在于，第三步中，所述加熱溫度在40。C 10(TC之間。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的在電接觸材料制備中添加碳素物質(zhì)的方法，其特征 在于，第五步中，所述熱處理，其溫度為600 100(TC,時(shí)間為0.5 10小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種材料技術(shù)領(lǐng)域的在電接觸材料制備中添加碳素物質(zhì)的方法。本發(fā)明采用一種生物質(zhì)衍生碳質(zhì)中間相為原料，利用其乙醇溶液對(duì)金屬粉體進(jìn)行浸漬，粉體烘干后采用熱處理方式使金屬粉體表面的有機(jī)物生成亞微米或納米的碳素顆粒，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)污染均勻彌散添加的目的。由于采用溶液方式添加，工藝操作簡(jiǎn)單，無(wú)外來(lái)污染?？梢詫?shí)現(xiàn)亞微米或納米碳素顆粒在電接觸材料基體中的均勻彌散分布，從而提高電接觸材料的綜合性能，并且碳素物質(zhì)來(lái)源豐富，價(jià)格便宜，生產(chǎn)成本低廉。
文檔編號(hào)C22C1/05GK101654746SQ200910055058
公開(kāi)日2010年2月24日 申請(qǐng)日期2009年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月20日
發(fā)明者甘可可, 祁更新, 曉 陳, 陳樂(lè)生 申請(qǐng)人:溫州宏豐電工合金有限公司