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铜—石墨复合材料制备及性能研究

王晓燕  
【摘要】: 集减磨、导电性能于一身的铜-石墨复合材料在涉及导电性能要求的机械传动系统中发挥重要的作用,广泛应用于国民经济发展和国防建设的诸多方面。因此铜-石墨复合材料的性能研究具有重要的应用价值。本文针对改善石墨在铜基体的润湿与分布状态,研究了石墨粉表面化学镀铜及化学还原法制备超细铜粉的工艺及方法,在此基础上制备了铜-镀铜石墨复合材料,并进行了该复合材料的导电、耐磨等性能研究。 在预处理后的石墨粉表面进行镀铜时,利用筛选法对影响镀覆效果的因素进行对比试验,通过观察镀后石墨粉SEM形貌得出主盐浓度为15~25g/L,还原剂浓度为25ml/L,装载量为1g/L,温度40~55℃,pH值为11~13;分别采用甲醛直接还原法、甲醛为还原剂葡萄糖预还原法、水合肼直接还原法、水合肼为还原剂葡萄糖预还原法、水合肼-甲醛复合还原剂葡萄糖预还原法制备五组铜粉,通过扫描电镜、激光粒度仪等检测方法比较铜粉的形貌、粒径大小及分布观察到水合肼-甲醛复合还原剂葡萄糖预还原法制备的铜粉分散性好、粒径分布区间窄;利用最佳工艺得到的镀铜石墨粉及超细纳米铜粉制备铜-镀铜石墨复合材料,通过金相显微镜观察其金相组织,测定密度,对其导电性、耐磨性进行研究,并与用市售铜粉和石墨粉制备的铜-未镀铜石墨复合材料进行比较。 实验表明,铜-镀铜石墨复合材料组织致密,石墨细小弥散、分布均匀,金属铜包覆石墨形成空间细小的三维网络,这种组织状态充分发挥了铜和石墨各自的优势,使复合材料的导电、耐磨性提高;电阻率与施加压力成反比,与烧结温度成正比;磨损率与制备施加压强成反比,与烧结温度先成反比后成正比,且磨损率在烧结温度为850℃时达到最小值;铜-镀铜石墨复合材料的导电性及耐磨性均优于铜-未镀铜石墨复合材料。


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