一种石墨烯改性单晶铜的方法技术

本发明专利技术提供一种石墨烯改性单晶铜的方法。该石墨烯改性单晶铜的方法包括以下步骤：(1)在保护气氛下，将粗铜置于坩埚中加热熔化，得到铜液；(2)所述铜液引入到铸型中，加热、加入石墨烯粉体，搅拌；(3)在铸型的出口对铜液进行冷却、使所述铜液沿着铸型出口方向实现单向凝固，并连续牵引连铸，得到铜锭；(4)将所述铜锭经过热处理、冷拉，制得单晶铜线材。本发明专利技术制备的石墨烯改性单晶铜具有良好的导电性，且信号传输稳定和可靠，电阻率比单晶铜降低25％以上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及单晶铜领域，尤其涉及一种石墨烯改性单晶铜的方法。
技术介绍
单晶铜是一种高纯度无氧铜，其整根铜杆仅由一个晶粒组成，不存在晶粒之间产生的“晶界”(“晶界”会对通过的信号产生反射和折射，造成信号失真和衰减)，因而具有极高的信号传输性能。石墨烯是由碳原子构成的只有一层原子厚度的二维晶体，石墨烯既是最薄的材料，也是最强韧的材料，断裂强度比最好的钢材还要高200倍。同时它又有很好的弹性，拉伸幅度能达到自身尺寸的20％。是目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料。中国专利公布号101642775公开一种铜杆连铸连轧生产方法，其步骤如下：以每小时8吨速度向1145℃反射炉中加入铜原料；之后，当铜水温度达1150～1170℃时通入空气30min进行氧化；用木料在1200～1250℃对液态铜进行还原1.5～2小时后，在1120～1130℃条件下出铜并浇铸，在850～880℃铜结晶出锭后，1200转/分～1320转/分的轧机转速下，轧制成铜杆，单晶铜因消除了作为电阻产生源和信号衰减源的晶界而具有优异的综合性能，电阻比普通铜材降低8～10％，信号传输性能也有所改善，但信号传输不是很稳定，导电性能也有待于进一步改善，如何利用石墨烯对单晶铜进行改性使其具备优良的性能具有十分重要的意义。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种石墨烯改性单晶铜的方法，该石墨烯改性单晶铜的方法解决了如何利用石墨烯优良的性能对单晶铜进行改性使其导电性和信号传输性能得到进一步改善的问题。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：一种石墨烯改性单晶铜的方法，包括以下步骤：(1)在保护气氛下，将粗铜置于坩埚中加热熔化，得到铜液；(2)所述铜液引入到铸型中，加热、加入石墨烯粉体，搅拌；(3)在铸型的出口对铜液进行冷却、使所述铜液沿着铸型出口方向实现单向凝固，并连续牵引连铸，得到铜锭；(4)将所述铜锭经过热处理、冷拉，制得石墨烯改性单晶铜线材。其中，所述步骤(1)中保护气氛选自氩气和/或氮气。其中，所述步骤(1)中坩埚为石墨坩埚。本专利技术石墨烯粉体具有优良的强度和导电导热性性能，在单晶铜的连铸过程中加入适量的石墨烯粉体进行改性，制备得到的石墨烯改性单晶铜具有良好的导电性，且信号传输稳定和可靠，电阻率比单晶铜降低25％以上。其中，所述步骤(1)中加热温度为1200～1350℃，例如可以为1200℃、1210℃、1220℃、1240℃、1250℃、1260℃、1270℃、1280℃、1290℃、1300℃、1320℃、1330℃或1350℃等，优选1250～1300℃，进一步优选1260～1280℃。其中，所述步骤(2)中加热温度为1070～1150℃例如可以为1070℃、1080℃、1090℃、1100℃、1110℃、1120℃、1130℃、1140℃或1150℃等，优选1100～1130℃，进一步优选1110～1120℃。其中，所述步骤(2)中石墨烯粉体的加入量为铜液的0.05～1.2wt％，例如可以为0.05wt％、0.08wt％、0.1wt％、0.2wt％、0.3wt％、0.4wt％、0.5wt％、0.6wt％、0.7wt％、0.8wt％、0.9wt％、1wt％、1.1wt％或1.2wt％等，优选0.2～1wt％，进一步优选0.5～0.8wt％。其中，所述步骤(3)中冷却方式为冷却水冷却；优选地，冷却水量为600～1500mL/min，例如可以为600mL/min、650mL/min、700mL/min、750mL/min、800mL/min、900mL/min、1000mL/min、1100mL/min、1200mL/min、1300mL/min、1400mL/min或1500mL/min等，优选900～1300mL/min，优选1100～1200mL/min。其中，所述步骤(3)中冷却距离10～30cm，例如可以为10cm、11cm、12cm、15cm、16cm、18cm、20cm、22cm、25cm、26cm、28cm或30cm等，优选12～20cm，进一步优选15～18cm。其中，所述步骤(3)中连铸速度为10～30mm/min，例如可以为10mm/min、11mm/min、12mm/min、15mm/min、16mm/min、18mm/min、20mm/min、22mm/min、24mm/min、25mm/min、26mm/min、28mm/min或30mm/min等，优选12～25mm/min，进一步优选20～22mm/min。其中，所述步骤(3)中连铸时铜液的静压头为15～20mm，例如可以为15mm、16mm、17mm、18mm、19mm或20mm等，优选16～18mm。与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：本专利技术石墨烯粉体具有优良的强度和导电导热性性能，在单晶铜的连铸过程中加入适量的石墨烯粉体进行改性，制备得到的石墨烯改性单晶铜具有良好的导电性、信号传输稳定性和可靠性，电阻率比单晶铜降低25％以上；本专利技术制备的石墨烯改性单晶铜具有良好的导电性、信号传输稳定性和可靠性，电阻率比单晶铜降低25％以上。具体实施方式下面结合实施例来进一步说明本专利技术的技术方案。实施例1：本实施例的石墨烯改性单晶铜的方法，包括以下步骤：在保护气氛下，将粗铜置于坩埚中加热至1200℃熔化，得到铜液；铜液引入到铸型中，加热至1070℃、加入占铜液质量0.1wt％的石墨烯粉体，搅拌均匀，在铸型的出口对铜液进行冷却、冷却距离为12cm，使所述铜液沿着铸型出口方向实现单向凝固，并连续牵引连铸，连铸速度为26mm/min，得到铜锭，将铜锭经过热处理、冷拉，制得石墨烯改性单晶铜线材。实施例2：本实施例的石墨烯改性单晶铜的方法，包括以下步骤：在氩气保护下，将粗铜置于坩埚中加热至1250℃熔化，得到铜液；铜液引入到铸型中，加热至1100℃、加入占铜液质量0.5wt％的石墨烯粉体，搅拌均匀，在铸型的出口对铜液按照冷却水量为800mL/min进行冷却、冷却距离为18cm，使所述铜液沿着铸型出口方向实现单向凝固，并连续牵引连铸，铜液的静压头为16mm，连铸速度为25mm/min，得到铜锭，将铜锭经过热处理、冷拉，制得石墨烯改性单晶铜线材。实施例3：本实施例的石墨烯改性单晶铜的方法，包括以下步骤：在氮气保护下，将粗铜置于石墨坩埚中加热至1300℃熔化，得到铜液；铜液引入到铸型中，加热至1100℃、加入占铜液质量0.6wt％的石墨烯粉体，搅拌均匀，在铸型的出口对铜液按照冷却水量为100mL/min进行冷却、冷却距离为16cm，使所述铜液沿着铸型出口方向实现单向凝固，并连续牵引连铸，铜液的静压头为15mm，连铸速度为24mm/min，得到铜锭，将铜锭经过热处理、冷拉，制得石墨烯改性单晶铜线材。实施例4：本实施例的石墨烯改性单晶铜的方法，包括以下步骤：在氮气保护下，将粗铜置于石墨坩埚中加热至1350℃熔化，得到铜液；铜液引入到铸型中，加热至1080℃、加入占铜液质量0.8wt％的石墨烯粉体，搅拌均匀，在铸型的出口对铜液按照冷却水量为1100mL/min进行冷却、冷却距离为18本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石墨烯改性单晶铜的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)在保护气氛下，将粗铜置于坩埚中加热熔化，得到铜液；(2)所述铜液引入到铸型中，加热、加入石墨烯粉体，搅拌；(3)在铸型的出口对铜液进行冷却、使所述铜液沿着铸型出口方向实现单向凝固，并连续牵引连铸，得到铜锭；(4)将所述铜锭经过热处理、冷拉，制得石墨烯改性单晶铜线材。

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯改性单晶铜的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)在保护气氛下，将粗铜置于坩埚中加热熔化，得到铜液；(2)所述铜液引入到铸型中，加热、加入石墨烯粉体，搅拌；(3)在铸型的出口对铜液进行冷却、使所述铜液沿着铸型出口方向实现单向凝固，并连续牵引连铸，得到铜锭；(4)将所述铜锭经过热处理、冷拉，制得石墨烯改性单晶铜线材。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中保护气氛选自氩气和/或氮气。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中坩埚为石墨坩埚。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中加热温度为1200～1350℃，优选1250～1300℃，进一步优选1260～1280℃。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中加热温度为1070～1150℃，优选1100～1130℃，进一步优选1110～1...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙学栋，姚永健，
申请(专利权)人：深圳市烯世传奇科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44