导电陶瓷新型复合电接触材料

PAGEPAGE1功能材料31．银/导电陶瓷新型复合电接触材料（863课题） 132．纳米机械手 233．物体表面三微形貌光学检测技术 234．激光智能测距系统 235．ZnGeP2宽带红外晶体 236．柔性连续碳纤维抽油杆 337．高速列车用碳纤维复合材料刹车片 438．高强度碳纤维绳索 539．碳纤维/玻璃纤维复合增强尼龙6粒料 640．高温承重碳/碳板 6

银/导电陶瓷新型复合电接触材料国家十五高技术研究发展计划(863)课题项目简介电接触材料（亦称触点材料或触头材料）是电流传输与转换过程中重要材料之一。只要是用电的地方，都必不可少的用到它，如各类空气开关、继电器、交直流接触器等等。它在当今社会生产、生活的全过程中起着无法替代的重要作用。本课题研究开发了具有类金属导电特性的陶瓷化合物，并与银复合成新型电接触材料，制成了系列导电陶瓷及添加量为8－12%的新型复合电接触材料体系，解决了传统电接触材料存在的缺点，如Ag/CdO和Ag/SnO2电接触材料存在的毒性或可加工性差的弱点。这种新型电接触材料具有自主知识产权，有较强的市场竞争力。特别是2006年7月1日欧盟将全面禁用含镉触点材料，而我国含镉触点材料占国内氧化物触点材料90%以上份额。国内的触点生产企业虽然对Ag/SnO2材料的研究生产近二十余年，但尚无几家能真正大批量生产，而且生产成本居高不下（由于加工困难，费用较高）。对于我们所研究的新材料而言，这是一个难得的机遇，可以利用我们的技术特点，充分发挥自身优点，去扩大并占领市场。新材料具有如下特点：加工性能好、变形量可达20%以上；无毒无害；电阻率低于2.10μΩ·cm；在交流及直流大功率负载下，抗迁移、耐烧蚀性好。本课题实施过程中，对导电陶瓷材料的成分和制备工艺、复合材料的配比和制备工艺进行了筛选和优化。通过化学配比、烧结工艺、挤压工艺的调整，确定了导电陶瓷和复合材料的工艺流程和工艺参数。整个工艺技术路线合理、可行。达到工业化生产水平。本课题所申请的六项专利均为材料配方发明专利，它们在不同使用条件下，具有各自的特点，这些专利初步确定了导电陶瓷/Ag电接触材料的材料体系。该课题以陶瓷化合物为添加剂的方法突破了该领域一直沿用的以单一或混合氧化物为添加剂的瓶颈，为电接触材料研究提供了新的途径，拓宽了电接触材料的研究范围，为得到综合性能更佳的新型电接触材料提供了一种新思路。课题组将进一步深入研究，针对不同的使用方向，增加材料系列化品种研究，在该领域内形成具有我国自主知识产权的系列化产品。高强度碳纤维绳索项目简介：当前绳索材料主要分两大类，一类是以金属材料为基体的钢丝绳，另一类是以高强聚丙稀、超高分子量聚乙烯等有机高分子材料为基体的绳索。钢丝绳具有强度高，抗蠕变等特点，但刚度大，不易曲折，无法直接打结，另外经过长时间应用后，在大载荷下断裂时，常常是突发性的。有机高分子材料绳索柔软性强，使用运输方便，易于打结使用，但高分子材料模量低，抗蠕变性差，在日光野外使用时，易于老化，寿命短，当承受拉力很大时，绳索直径变化很大，给使用带来不便。文献检索表明日本已有有关碳纤维缆绳的报道，但技术保密非常严格，主要用途是海军军舰的缆绳和其他军用物品。碳纤维突出的特点是强度和模量高，密度小，耐腐蚀性能好，膨胀系数低，耐高温蠕变性能好，摩擦系数小，自润滑，导电性高等特点。由于碳纤维既具有高于钢铁的拉伸模量和几倍乃至数十倍的拉伸强度，又具有纤维的可编织性能，以此作为基体材料制作碳纤维绳索，恰好可弥补钢丝绳和有机高分子绳索的不足，得到高性能的碳纤维绳索。碳纤维绳具有一系列优异的使用性能。与结构和直径相差不多的钢丝绳相比较，碳纤维绳具有巨大的优越性。碳纤维绳的重量还不到钢丝绳的四分之一，前者比后者轻得多，使用时省力；前者的弯曲刚性仅为后者的四分之一，前者易于弯曲便于作业，后者僵硬操作困难；碳纤维绳埋入混凝土中，在拉拔时的附着强度为钢丝绳的两倍多，前者更适宜增强水泥之类的建筑材料。此外，碳纤维绳的断裂伸长比钢丝绳小得多，应力-应变曲线为一直线，直至断裂，中间没有屈服点，因此，在多次重复使用时，不会有残余应变现象的发生。碳纤维复合材料绳索还具有良好的拉伸疲劳性能，在应力振幅小的条件下几乎没有疲劳现象发生，当应力振幅较大时也同样显示出优良的疲劳特性。碳纤维复合材料绳索耐腐蚀、不生锈和优良的耐候性也是钢丝绳无法与其相比的。总之，碳纤维复合材料绳索，不仅重量轻，比强度、比模量高，而且耐腐蚀，在高温和低温环境中线膨胀系数小，性能稳定而柔软。具有传统绳索（天然纤维、有机纤维、无机纤维和钢丝绳等）无可比拟的优越性，将是传统绳索的更新换代产品。碳纤维绳索可以用于以下几个方面：支持（撑）性缆绳，如大跨度斜拉桥缆绳；增强混凝土，如海洋工程混凝土；舰船、海上作业船用缆绳；游艇支索；登山用绳索等。随着对该产品认识程度的加深，碳纤维绳索将会得到越来越多的应用。市场预测：目前我国用于养殖、远洋运输、渔业和军事舰艇上的绳索用量达到近5万吨，若其中10%采用碳纤维绳索，则每年将有近5000吨的用量。碳纤维/玻璃纤维复合增强尼龙6粒料国内外有杆泵抽油设备中，扶正器是和抽油杆配套的一个关键部件，特别是在偏磨严重和斜井中，扶正器的作用优为突出，如果不使用扶正器的话，很快就会出现油管和油杆同时损坏的“鱼死亡破”现象。扶正器在服役过程中，不但要承受较大的摩擦力和冲击力的作用，同时还受到工作环境中砂子、粉尘、酸、碱、盐及厌氧菌微生物等的腐蚀。因而实际工况要求扶正器须具有高的耐摩性，抗冲击性和耐复杂环境腐蚀等性能。现在，油田上采用的扶正器用材料多为尼龙6（PA6），经注塑成型后加装在管箍或卡在抽油杆上，由于PA6分子结构具有强极性的特点故吸水率大，易引起强度及模量下降，影响尺寸稳定性，同时PA6低温冲击强度低，干态韧性不足，抗蠕变性能亦有待提高，使其耐热温度和耐磨性有限。进而有厂家采用玻璃纤维（GF）增强PA6来增加其耐温性能，但同时也增加了其脆性和摩擦系数，加入量过大时，成型困难。国外为了解决此类问题，常采用高性能聚氨脂类高性能工程塑料加工制造扶正器，但造价特别高，加工工艺复杂，产品易于出现缺陷。碳纤维（CF）与GF相比有许多优点，它具有高比强度、高比模量、耐高温、摩擦系数低、耐腐蚀、耐疲劳、抗蠕变、热膨胀系数小等一系列优点。为了使扶正器具有更好的综合性能，我们采用CF和GF复合增强技术对PA6进行改性处理，在充分利用混杂纤维的复合优势的基础上，兼顾GF的价格优势和CF优良的耐磨性能。我中心碳纤维增强树脂课题组在保证纤维与尼龙6树脂充分混练的前提下，最大限度保持纤维长度，充分发挥纤维的优异性能。利用该类型粒料生产的扶正器较纯碳纤维增强扶正器有更高的强度和更低的成本，大大延长了油井的检修周期，经济效益显著。技术特点：碳纤维与玻璃纤维混杂增强尼龙-6基体，实现了性能互补，比传统的玻纤尼龙-6粒料具有更高的耐磨、耐腐蚀和力学性能，并且耐温性能良好，性能/价格比高。用户以该种粒料所加工的油田扶正器平均使用寿命比尼龙-6制件提高3-5倍，经济效益显著。由于采用了独特的混炼技术，生产效率高，成本低，产品性能稳定，无环境污染。市场预测：目前我国正在开采和尚未开采的油井数量大约有30万口，若必须用扶正器的油井占总油井数的50%计算，每口油井约需扶正器150个，按每个平均使用寿命为1年，则每年需要2250万个，经济效益可观。另外，本材料还可用作任何注塑成型的零件，如煤矿风钻齿轮，纺织配件，无油滑动轴承等，市场前景广阔。高温承重碳/碳板高温承重碳/碳板是我中心1998年开发的一种用于专门应用于高温真空焊接炉中的承重板材，替代美国产品。该产品具有强度高，抗氧化，抗疲劳，高温性能优异，寿命长等特点，本产品已经于三年前打入市场，长期工作在