CN104240794B - 一种金属渗碳导电材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种金属渗碳导电材料及其制备方法，该材料包括25‑35重量份的碳纤维，40‑50重量份的石墨材料、12‑18重量份的树脂或焦油及8‑12重量份的金属。该方法包括以下步骤：将碳纤维、石墨材料和树脂或焦油按比例合成后的具有形状的材料进行定性、焙烧，焙烧后进行2000度高温石墨化165‑175小时，将石墨化后的材料在20‑30公斤负压下进行渗透金属致密处理。本发明主要用于建筑房屋保温隔热，用于桥梁和高速路隔离带等填充材料，可吸音隔光。可满足路桥防风、防雨、防撞击、透风、隔光、吸音、保温、防寒等强度实际需要。
Description
技术领域
本发明涉及新材料研发领域，特别是涉及一种金属渗碳导电材料及其制备方法。
背景技术
寻找优质的导电材料是电力与材料科学家一直追求和探索的目标，电刷是电动机、发电机、诸多系列带转子和电器不可缺少的输电主要部件之一,电动机是依靠电刷输送电能供给马达转子转动做功，诸多系列发电机同样需要依靠电刷将发电机转子通过不同方式转动后所做的功产生电能。电器的接触点、尤其自动开关均离不开接触材料的支持，传统工业采用的输电刷均系石墨材料制成，输电接触点采用的是白金材料。在电刷制造工艺中因需要电刷电阻小就加大了石墨件的接触面积或加大石墨化程度，从而使石墨因石墨化程度的提高致使强度下降，在应用过程中就会经常出现断裂、不耐磨、寿命短现象。这种输电刷的主要弱点是密度小，强度低、耐磨性能差、电阻大、使用寿命短。白金材料紧俏，价格昂贵，资源紧缺，远远不能满足迅猛发展的工业需求。为了解决强度与导电性能间的矛盾，只能综合平衡性能将石墨化程度减少以此保证输电刷的强度。因石墨化程度降低导致转子与电刷接触不良，开关接触点因金属白金产生弧光、降低输电电流、将会产生转子被烧坏等而中断做功。因此经常造成大量设备无端损坏、降低生产效率，浪费资源。
在现代工业中使用的系列高速电动机及发电机，对输电刷各项技术指标提出了更高要求。传统工业技术中所存在的主要矛盾还未彻底解决，又提出了新的技术挑战。如何创设一种材料易得、工艺简单、产品强度高、电阻小、经久耐磨、自身润滑性能好、不磨损电器和电器转子、在电流或大电流瞬间接触通过时不产生大量电弧光，物美价廉的金属渗碳导电材料，成为材料业界急需解决的目标。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种金属渗碳导电材料及其制备方法，使其强度高、电阻小、经久耐磨、接通时不易产生电弧光，成本低。
为了解决上述问题，本发明提供一种金属渗碳导电材料，包括25-35重量份的碳纤维，40-50重量份的石墨材料、12-18重量份的树脂或焦油及8-12重量份的金属。
进一步的，所述的金属渗碳导电材料包括30重量份的碳纤维，45重量份的石墨材料、15重量份的树脂或焦油及10重量份的金属。
进一步的，所述的金属为铜、白银或铂金。
本发明还提供上述的金属渗碳导电材料的制备方法，包括以下步骤：将碳纤维、石墨材料和树脂或焦油按比例合成后的具有形状的材料进行定性、焙烧，焙烧后进行2000度高温石墨化165-175小时，将石墨化后的材料在20-30公斤负压下进行渗透金属致密处理。
进一步的，重复焙烧、石墨化及渗透金属致密过程1-2次。
所述的金属致密处理在真空条件下进行，把石墨化后的材料及准备好的金属放入真空容器中，将真空容器室内抽至负压20-30公斤，把石墨化后的材料及准备好的金属放入坩埚容器中，把容器温度升到1700度左右，经过高温融化的金属材料将在负压的作用下自动注入到复合材料的空隙中。
所述的碳纤维短切1.5厘米之内后采用树脂粘合剂粘合成所需的产品形状。
所述的碳纤维为长碳纤维，采用三维编制法与石墨材料及树脂粘合剂合成所需产品形状。
所述的碳纤维为长碳纤维，采用普通织布方法与选用的树脂粘合剂粘合成一体。
本发明的金属渗碳导电材料性能优越，可用于制造电器接触点、高低速输电碳刷等需导电的产品，且产品强度高、经久耐磨、自身润滑性能好、导电优良、电流通过时不会产生电弧光，材料电阻小于等于0.000018欧姆，使用寿命是传统产品的数十倍，是一种高级金属渗碳导电材料。
采用以上精确工艺技术制造程序、完美科学的材料配伍的高新技术电器接触点材料和电刷可应对、满足任何电器接触点、电动机、发电机、依靠电刷输电的电器设备的需要，可以取代现有的白金金属触点材料和输电用的石墨碳刷材料，成本低，有效地提高了生产力，减少了电器设备由于触点接触原因、电流通过时所产生的弧光损坏器具，充分有效的优化了现有资源，对节能环保将作出巨大贡献。据初步估算，仅此一项每年可节约开支数百亿元、减少资源浪费数千万吨，同时对优化劳动力资源配置，提高劳动效率，促进工业现代化将起良好作用。
材料的制备方法工艺简单、操作方便，采用现有设备即可完成工艺加工，有利于推广。
附图说明
上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
图1是本发明的碳纤维复合的金属渗碳导电材料立体示意简图。
图2是本发明的煤炭、焦炭复合的金属渗碳导电材料立体示意简图。
图3是本发明的金属渗碳导电材料经过致密工艺技术处理后的立体示意简图。
图4是本发明的非金属导电材料制造的触点产品立体示意简图。
图5是本发明的非金属导电材料制造的空心触点产品立体示意简图。
具体实施方式
实施例1
参照图1-5所示,本发明提供一种金属渗碳导电材料，包括25-35重量份的碳纤维，40-50重量份的石墨材料、12-18重量份的树脂或焦油及8-12重量份的金属。
所述的金属优选为铜、白银或铂金。
实施例2
所述的金属渗碳导电材料包括30重量份的碳纤维，45重量份的石墨材料、15重量份的树脂或焦油及10重量份的金属。
实施例3
本发明提供还提供上述复合材料的制备方法，包括以下步骤：将碳纤维、石墨材料和树脂或焦油按比例合成后的具有形状的材料进行定性、焙烧，焙烧后进行2000度高温石墨化165-175小时，将石墨化后的材料在20-30公斤负压下进行渗透金属致密处理。
根据不同电器和输电电刷电阻功能要求可重复焙烧石墨化、渗透金属致密工艺1-2次直至达到技术性能要求。
所述的金属致密处理在真空条件下进行，把石墨化后的材料及准备好的金属放入真空容器中，将真空容器室内抽至负压20-30公斤，把石墨化后的材料及准备好的金属放入坩埚容器中，把容器温度升到1700度左右，经过高温融化的金属材料将在负压的作用下自动注入到复合材料的空隙中。
所述的碳纤维短切1.5厘米后采用树脂粘合剂粘合成所需的产品形状。
实施例4
本实施例与实施例3的区别在于，所述的碳纤维为长碳纤维，采用三维编制法与石墨材料及树脂粘合剂合成所需产品形状。
实施例5
本实施例与实施例3的区别在于，所述的碳纤维为长碳纤维，采用普通织布方法与选用的树脂粘合剂粘合成一体。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种金属渗碳导电材料，其特征在于，包括25-35重量份的碳纤维，40-50重量份的石墨材料、12-18重量份的树脂或焦油及8-12重量份的金属；其制备方法为，将碳纤维、石墨材料和树脂或焦油按比例合成后的具有形状的材料进行定性、焙烧，焙烧后进行2000度高温石墨化165-175小时，将石墨化后的材料在20-30公斤负压下进行渗透金属致密处理。
2.根据权利要求1所述的一种金属渗碳导电材料，其特征在于，包括30重量份的碳纤维，45重量份的石墨材料、15重量份的树脂或焦油及10重量份的金属。
3.根据权利要求1所述的一种金属渗碳导电材料，其特征在于，所述的金属为铜、白银或铂金。
4.根据权利要求1所述的一种金属渗碳导电材料，其特征在于，重复焙烧、石墨化及渗透金属致密过程1-2次。
5.根据权利要求1所述的一种金属渗碳导电材料，其特征在于，所述的金属致密处理在真空条件下进行，把石墨化后的材料及准备好的金属放入真空容器中，将真空容器室内抽至负压20-30公斤，把石墨化后的材料及准备好的金属放入坩埚容器中，把容器温度升到1700度左右，经过高温融化的金属材料将在负压的作用下自动注入到复合材料的空隙中。
6.根据权利要求1所述的一种金属渗碳导电材料，其特征在于，所述的碳纤维短切1.5厘米之内后采用树脂粘合剂粘合成所需的产品形状。
7.根据权利要求1所述的一种金属渗碳导电材料，其特征在于，所述的碳纤维为长碳纤维，采用三维编制法与石墨材料及树脂粘合剂合成所需产品形状。
8.根据权利要求1所述的一种金属渗碳导电材料，其特征在于，所述的碳纤维为长碳纤维，采用普通织布方法与选用的树脂粘合剂粘合成一体。
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