%)，铸造过程中被铜合金填充，形成微观组织的机械咬合，防止了使用过程中发生大面积脱落，保证了润滑膜的形成，并且一定程度上提高了界面结合能力，提高了复合材料的强度。
[0015]4.对石墨骨架表面镀铜处理解决了传统制备方法中石墨和铜基体之间的界面结合强度低的问题，同时提高了复合材料的致密度，增强了其综合性能。
【附图说明】
[0016]下面结合附图对本发明作进一步说明:
图1为本发明实施例1三维石墨骨架结构，该结构为金刚石空间结构，具有对称性，且为一种多孔结构。
[0017]图2为本发明实施例1铜合金与三维石墨骨架的复合示意图，I区域为三维石墨骨架，2区域在铸造过程中被铜合金填充。
[0018]图3为本发明实施例1的铜基-石墨自润滑复合材料及其制备方法的基本工艺步骤。
【具体实施方式】
[0019]下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。
[0020]实施例1:
一种铜基-石墨自润滑复合材料及其制备方法，该铜基-石墨自润滑复合材料由铜合金和三维石墨骨架组成，铜合金成分为Cu、MoS2、SiC，其中MoS2A Cu的质量分数为2%，SiC占Cu的质量分数为0.5%，且三维石墨骨架占铜合金的质量分数为6%，所用的石墨粉末目数为200目，酚醛树脂粉末目数为600目。
[0021]具体制备步骤如下:
步骤1:依据自润滑膜形成机理以及强度理论，设计出如图1所示的三维石墨骨架结构。孔洞所占体积分数在76%，孔洞尺寸为2.0_，石墨骨架特征尺寸为0.6_。
[0022]步骤2:将如前所述的石墨粉末与酚醛树脂粉末按一定比例混合均匀，其中酚醛树脂粉末占石墨粉末的质量分数为50%。混合后的粉末作为选择性激光烧结(SLS)的原材料。将粉末加热到55°C，采用SLS技术将上述混合均匀的粉末原料按照设计出的结构烧结制成石墨骨架坯体，取出坯体后清除浮在上面的粉末。其中，成型机激光发生器为二氧化碳激光器，烧结工艺参数为:激光功率为20W，激光光斑直径为0.4mm,扫描速度为1800mm/S，扫描间距0.1mm，分层厚度0.1mm0
[0023]步骤3:将制备好的石墨骨架坯体在温度为2350°C，并且通氮气保护的条件下，于石墨化炉中进行高温石墨化处理，得到石墨骨架，以将骨架坯体中粘接剂中的有机物石墨化，同时可进一步提高骨架强度，经抗弯强度测试，石墨化后的骨架抗弯强度为3.2Mpa。
[0024]步骤4:采用化学镀铜的方式，将石墨化处理后的骨架置于CuSO4.5H20镀液中镀铜处理，镀液中CuSO4.5Η20含量为10g/L，镀液与石墨骨架的配比为每IL镀液施镀1g石墨骨架。镀完后经冲洗并干燥。经抗弯强度测试，表面镀铜处理后的骨架抗弯强度为5.4Mpa。
[0025]步骤5:将镀铜后的石墨骨架组装在铸造砂型型腔内，定位、固定好后，采用真空吸铸的方式，将熔炼的铜合金在一定条件(真空度3.0X 10 3Pa)下吸入到铸型型腔中与石墨骨架复合，获得内嵌三维石墨骨架的铜基-石墨自润滑复合材料，如图2所示。
[0026]经检测，制备出的铜基-石墨自润滑复合材料，密度为8.16g/cm3，冲击韧性为
6.5J/cm2，电阻率为0.022 μ Ω.m，摩擦系数为0.12。
【主权项】
1.一种铜基-石墨自润滑复合材料，其特征在于，所述的铜基-石墨自润滑复合材料由三维石墨骨架和铜合金组成，三维石墨骨架占铜合金的质量分数为6%-15% ;所述的铜合金成分组成为Cu、MoS2、SiC，其中MoS2A Cu的质量分数为1%-3%，SiC占Cu的质量分数为.0.2%-1% ;所述的铜为铜锭，铜锭、MoS2、SiC的纯度均大于99.5% ;石墨粉的目数彡150目。2.权利要求1所述的铜基-石墨自润滑复合材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下: .1)将石墨粉末与酚醛树脂混合后，按设计的结构，采用二氧化碳激光器，以最小光斑直径为0.4mm，扫描速度为500-3000mm/S，扫描间距0.1-0.25mm，分层厚度0.05-0.2mm，烧结石墨粉末与酚醛树脂混合材料成石墨骨架胚体，取出坯体后清除浮在上面的粉末； .2)石墨化处理，将制备好的骨架坯体在氩气或氮气的混合气体得保护下，在.2000-2500°C下进行高温石墨化处理，得到石墨骨架； .3 )镀铜，将石墨化处理后的石墨骨架置于Cu S 04.5 H2 0镀液中镀铜处理，镀液中CuS04.5H20含量为10g/L，镀液与石墨骨架的配比为每1L镀液施镀10g石墨骨架，镀完后经冲洗并干燥； .4)将镀铜后的石墨骨架组装在铸造砂型型腔内，定位、固定好后，采用真空吸铸的方式，将熔炼的铜合金在真空度为3.0X10 3Pa下吸入到铸型型腔中与石墨骨架复合，获得内嵌三维石墨骨架的铜基-石墨自润滑复合材料。3.权利要求2所述的铜基-石墨自润滑复合材料的制备方法，其特征在于，酚醛树脂占石墨粉末的质量分数为30%-70%。4.权利要求2所述的铜基-石墨自润滑复合材料的制备方法，其特征在于，所述的石墨骨架为一个立体的多孔结构，空洞所占体积分数大于60%，最小空洞尺寸在0.5-2.0mm,且石墨骨架具有高度对称性，每个切片层上石墨用量相同、分布密度相同，石墨骨架粗细在.0.4-4.0mmο
【专利摘要】本发明公开了一种铜基-石墨自润滑复合材料及其制备方法。该铜基-石墨自润滑复合材料由铜合金和三维石墨骨架组成，铜合金成分为Cu、MoS2、SiC。制备时，利用选择性激光烧结成形技术制备三维石墨骨架坯体，再进行石墨化处理获得三维石墨骨架，待表面镀铜处理后，将其组装到砂型铸型型腔中，最后采取铸造方式实现铜合金与三维石墨骨架的复合，获得所需的铜基-石墨自润滑复合材料。该方法实现了石墨分布范围可控，保证了铜合金基体的连续性，使之具有良好的导电导热性、抗冲击性能以及自润滑性能。本发明所述的铜基-石墨自润滑复合材料用于制备电刷、电极、受电弓滑板和自润滑轴承等，具有广阔的应用前景。
【IPC分类】C22C1/10, B22D18/06, B22D19/02, C22C9/00
【公开号】CN105256168
【申请号】CN201510697547
【发明人】吴海华, 柳宁, 董小阳, 吴朝
【申请人】三峡大学
【公开日】2016年1月20日
【申请日】2015年10月26日