（镀铜Gr+纳米SiCp）/铜基复合材料的制备和性能研究

【摘要】：受电弓滑板是电力机车获取电能的关键部件。随着铁路电气化时代的到来,滑板的性能也不断的提高。本文采用粉末冶金方法制备一种磨损率低、导电性能优良的滑板用铜基复合材料。该滑板用铜粉做导电相,石墨做自润滑剂,纳米SiCp做增强相,通过对石墨进行表面改性和提高石墨含量,调整复合材料的力学性能和导电性能。 由于石墨和铜高、低温均不润湿,为了增强石墨和铜的界面结合,本文采用在石墨表面化学镀铜的处理。选择了装载量为4g/L、温度为60~65℃、pH为12.5~13.0和甲醛为15ml/L的镀铜工艺。分析测试结果表明:Gr颗粒表面成功镀覆了铜层,颗粒包覆的相当完整。 采用热压烧结-热挤压工艺制备了纳米SiCp体积分数为3%,镀铜Gr体积分数分别为5%、10%、15%的3种(纳米SiCp+Gr)/铜基复合材料。为了对比,制备了Gr体积分数为10%,纳米SiCp分别为0%和3%的2种铜基复合材料。利用OM、SEM、TEM等手段对铜基复合材料微观组织进行观察和分析,并进行常温力学性能、导电性能和摩擦磨损性能的研究。 结果表明:Gr颗粒镀铜可改善颗粒与基体的润湿性,提高Gr颗粒与铜基体的界面结合。Gr经过镀铜制得的复合材料,Gr颗粒能更均匀的分布于铜基体中,材料也更致密,常温力学性能和导电性能优于未镀铜的。随着Gr/镀铜Gr体积分数的增加,复合材料的常温力学性能和导电性能是逐渐降低的。经过化学镀铜处理的复合材料,其摩擦磨损性能要优于未经镀铜处理的。在相同摩擦磨损条件下,随着Gr/镀铜Gr体积分数的增加,摩擦系数和磨损量有降低的趋势。滑动速度一定的条件下,随载荷的增加,同种材料的摩擦系数和磨损量都有降低的趋势。