为99.99%的铜靶材安装前先用细砂纸进行研磨去除表面氧化膜，再用丙酮清洗，烘干，直流 磁控溅射沉积前进行5分钟预溅射，去除靶材表面的金属氧化物及其它杂质，保证后续石墨 烯表面沉积铜膜的纯度。直流磁控溅射的工艺参数为:在真空度达到1*1(T 3 Pa时，通入纯度 99.99%的氩气，工作气压1.2Pa，溅射功率150W，沉积时间为5min。
[0033] (2)将铜-稀土合金采用超声雾化法制成300目合金粉末，铜-稀土中的稀土为富镧 混合稀土金属，重量含量为铜-稀土合金的3.0%。
[0034] (3)将镀铜石墨烯与合金粉末按重量比2.0:98.0装入球磨机混粉，制成混合均匀 的粉末。球磨机的工艺参数为:球磨罐先抽真空再通入氩气保护，转速250r/min，球磨20分 钟，停止5分钟，顺时针、逆时针交替转动，总计混粉时间2h。
[0035] (4)将步骤(3)混合的粉末放入模具中冷压成型，压力为600MPa，保压时间3分钟。
[0036] (5)成型的坯料进行真空电弧熔炼，真空度3.0*l(T3Pa，工作气体为氩气，工作气压 为0.1 Pa，熔炼时间1分钟，制成镀铜石墨烯/铜基电触头材料。
[0037] 实施例3 (1)采用直流磁控溅射法在石墨烯(层数1-10)表面沉积金属铜制成镀铜石墨烯。纯度 为99.99%的铜靶材安装前先用细砂纸进行研磨去除表面氧化膜，再用丙酮清洗，烘干，直流 磁控溅射沉积前进行5分钟预溅射，去除靶材表面的金属氧化物及其它杂质，保证后续石墨 烯表面沉积铜膜的纯度。直流磁控溅射的工艺参数为:在真空度达到0.3*1(T 3 Pa时，通入纯 度99.99%的氩气，工作气压0.8Pa，溅射功率120W，沉积时间为15min。
[0038] (2)将铜-稀土合金采用气体雾化法制成200目合金粉末，铜-稀土中的稀土为富镧 混合稀土金属，重量含量为铜-稀土合金的0.3%。
[0039] (3)将镀铜石墨烯与合金粉末按重量比1.0 :99.0装入球磨机混粉，制成混合均匀 的粉末。球磨机的工艺参数为:球磨罐先抽真空再通入氩气保护，转速150r/min，球磨20分 钟，停止5分钟，顺时针、逆时针交替转动，总计混粉时间3h。
[0040] (4)将步骤(3)混合的粉末放入模具中冷压成型，压力为500MPa，保压时间3分钟。
[0041] (5)成型的坯料进行真空电弧熔炼，真空度2.0*l(T3Pa，工作气体为氩气，工作气压 为0.03Pa，熔炼时间1分钟，制成镀铜石墨烯/铜基电触头材料。
[0042] 实施例4 将铜-稀土合金采用气体雾化法制成200目合金粉末，铜-稀土中的稀土为富铈混合稀 土金属，重量含量为铜-稀土合金的1.0%。石墨烯与合金重量比为〇. 5:99.5，其他条件参数 同实施例3，制成镀铜石墨稀/铜基电触头材料。
[0043] 实施例5 将铜-稀土合金采用气体雾化法制成200目合金粉末，铜-稀土中的稀土为富铈混合稀 土金属，重量含量为铜-稀土合金的2.0%。石墨烯与合金重量比为1.0:99.0，其他条件参数 同实施例3,制成镀铜石墨稀/铜-稀土基电触头材料。
[0044] 对比例1 石墨稀未镀铜，将0.5wt%石墨稀添加到纯铜中，其他条件同实施例3，制成石墨稀/铜基 电触头材料。
[0045] 对比例2 未添加石墨烯，将富铈混合稀土重量含量为1. 〇%的铜-稀土合金制成铜-稀土基电触头 材料。制备工艺同实施例3。
[0046] 制成的复合材料各项参数如下表：
实施例中，加入镀铜石墨烯制成的镀铜石墨烯/铜基电触头材料，与对比例1中的只加 入石墨烯，未加入稀土制成的电触头材料相比，硬度有一定的提高；与对比例2中只加入稀 土，未加入石墨稀制成的电触头材料相比，硬度明显提尚，电导率也有一定的提尚。
[0047] 本发明通过添加镀铜石墨烯提高电触头的硬度、电导率及耐电弧烧蚀性，通过添 加稀土大大提高了电触头材料的抗氧化性，得到综合性能良好的电触头材料。
【主权项】
1. 一种镀铜石墨烯/铜基电触头材料，其特征在于，包括重量含量为ο. 1-2.0%的镀铜石 墨烯和98.0-99.9%的铜-稀土合金，稀土占铜-稀土合金的重量比为0.03-3.0%。2. 根据权利要求1所述的电触头材料，其特征在于，所述镀铜石墨烯是采用直流磁控溅 射法在石墨稀表面沉积金属铜制成。3. 根据权利要求1所述的电触头材料，其特征在于，所述稀土为镧、铈、钇、镨和钕中的 一种或几种。4. 一种权利要求1所述的电触头材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤： (1) 采用直流磁控溅射法在石墨烯表面沉积金属铜制成镀铜石墨烯； (2) 将铜-稀土合金采用雾化法制成200-300目铜合金粉末； (3) 将镀铜石墨烯与铜合金粉末装入球磨机混粉，制成混合均匀的粉末； (4) 将步骤(3)混合的粉末放入模具中冷压成型； (5) 成型坯料进行真空电弧熔炼，制成镀铜石墨烯/铜基电触头材料。5. 根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（1)中石墨烯为N层，N为1- 10。6. 根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（1)中直流磁控溅射的工艺 参数为：靶材是纯度为99.99%的铜靶，在真空度达到0.1*10- 3-1.0*10-3Pa时，通入纯度 99.99%的氩气，工作气压0.5-1.2Pa，溅射功率100-1501，沉积时间为5-3011^11。7. 根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中雾化法选自气体雾化 法、离心雾化法和超声雾化法的一种。8. 根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中球磨机的工艺参数为： 球磨罐先抽真空再通入氩气保护，转速100-250r/min，球磨15-20分钟，停止5分钟，顺时针、 逆时针交替转动，总计混粉时间2_6h。9. 根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中所述冷压成型压力为400-600MPa，保压时间3-5分钟。10. 根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)中真空电弧熔炼的熔炼 炉真空度1. 〇*10-3-3.0*10_3Pa，工作气体为氩气，工作气压为0.02Pa-0.1 Pa，熔炼时间1-2 分钟。
【专利摘要】本发明涉及一种镀铜石墨烯/铜基电触头材料及其制备方法。电触头材料包括重量含量为0.1-2.0%的镀铜石墨烯和98.0-99.9%的铜-稀土合金，稀土占铜-稀土合金的重量比为0.03-3.0%。制备方法为：石墨烯镀铜、雾化制粉、球磨混粉、冷压成型、真空电弧熔炼。本发明在铜合金中添加镀铜石墨烯增强体作为骨架，使材料具有高硬度、高耐磨性、抗机械冲击性能、抗熔焊性。稀土的加入，提高铜合金电触头材料的抗氧化性和耐电弧烧损能力。
【IPC分类】C23C14/18, H01H1/025, C22C9/00, H01H11/04, C22C1/10, C23C14/35
【公开号】CN105551839
【申请号】CN201610106144
【发明人】冷金凤, 邵月文, 王润龙, 赵德刚, 王艳
【申请人】济南大学
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2016年2月26日