[发明专利]一种铜基‑石墨正梯度复合材料及其制备方法

摘要

本发明公开了一种铜基‑石墨正梯度复合材料及其制备方法。该铜基‑石墨正梯度复合材料是由铜合金与具有正梯度结构特征的三维多孔石墨骨架复合而成。制备时，首先利用选择性激光烧结成形技术制备具有正梯度结构特征的三维多孔石墨骨架坯体，然后对其进行碳化处理，获得三维多孔石墨骨架，通过浸渍方式将液态钎料包覆在三维多孔石墨骨架上，最后采取铸造方式将铜合金金属液浇注其中，获得所需的铜基‑石墨正梯度自润滑复合材料。该方法不仅保证了石墨含量由表及里呈正梯度变化，并使石墨在任意摩擦磨损面上分布均匀，也保证了铜合金在复合材料体系中形成连续的网络结构，从而充分发挥铜基体优异的导电导热及力学性能。

主权项

一种铜基‑石墨正梯度复合材料，其特征在于，所述的铜基‑石墨正梯度复合材料由铜合金和具有正梯度结构特征的三维多孔石墨骨架复合而成，所述的铜合金由Cu、WC、Sn组成，各金属组元的纯度均大于99.5%，其中WC占铜的质量分数为1.0‑2.0%，Sn占铜的质量分数为0.5‑1.0%，余为Cu，所述的多孔石墨骨架上包覆有厚度为0.01‑0.5mm过渡层组织，该过渡层为钎料NiCrPCu合金与C、Cu在高温下形成的化合物，其制备方法，包括如下步骤：步骤一：采取选择性激光烧结成形技术烧结石墨与酚醛树脂的混合物，制备具有正梯度结构特征的三维多孔石墨骨架坯体；步骤二：将步骤一获得的三维多孔石墨骨架坯体置于高温碳化炉内，在氮气或氩气气氛保护中进行碳化处理，先由室温加热到200℃时，升温速度为60℃/h；再以较慢的升温速度30℃/h升温到600℃；然后再以50℃/h升温到800℃；在800℃保温1h；最后自然冷却到室温，获得多孔石墨骨架；步骤三：将多孔石墨骨架浸渍于NiCrPCu钎料高温溶液中，在950℃‑1000℃条件下保温5‑30min，得到在多孔石墨骨架表面包覆过渡层组织；步骤四：采取铸造方式将铜合金溶液浇注多孔石墨骨架中，获得所需的铜基‑石墨正梯度复合材料。