一种石墨烯增强的铜基复合材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种石墨烯增强的铜基复合材料的制备方法，所述制备方法通过特定的石墨烯制备方法，与纳米铜进行混合，电火花烧结得到石墨烯增强的铜基复合材料。所述复合材料的室温断裂延伸率超过5.8％，拉伸屈服强度为至少384MPa，压缩屈服强度超过512MPa，其电阻率低于9.4×10

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯增强的铜基复合材料的制备方法
本专利技术涉及材料增强
，尤其涉及一种石墨烯增强的铜基复合材料的制备方法。
技术介绍
随着航空航天以及电力电子工业的飞速发展，对所用材料的性能提出了更高的要求，高强高导的材料成为了研究的热点。近些年来，关于铜基复合材料的研究不断增多，这是因为通过在铜基体中引入颗粒、纤维等笫二相，可以使复合材料在保持与纯铜相近的导电导热性能的同时，表现出较高的强度、优良的耐磨耐蚀性能和高温力学性能，而且热膨胀系数低、加工性能好，因此铜基复合材料成为一种极具应用前景的功能材料。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种石墨烯增强的铜基复合材料的制备方法，能够使得铜的导电性能及其他性能得到提高。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：一种石墨烯增强的铜基复合材料的制备方法，包括：(1)在冰浴条件下，机械搅拌条件下，在98％浓硫酸中加入鳞片石墨粉，再加入占石墨粉50-80wt％的硝酸钠，和占石墨粉2-4倍重量的高锰酸钾，冰浴下反应30-120min；(2)加热至30-40℃恒温4-5h，加入去离子水和双氧水，搅拌1-3h，加入5％浓度的HCl离心洗涤直至无硫酸根离子，得到氧化石墨烯；(3)将所述氧化石墨烯放入5-10wt％浓度的水合肼溶液中还原，还原温度为75-90℃，还原时间0.5-2h，得到石墨烯；(4)将所述石墨烯超声分散在乙醇溶液中，按照纳米铜粉:所述石墨烯重量比100:(0.05-1)加入纳米铜粉，超声并搅拌均匀，得到混合浆料；(5)在惰性气体或氮气保护下，用高能球磨机对所述混合浆料球磨，然后对其离心分离，真空烘干得到石墨烯/纳米铜粉复合颗粒；(6)将所述复合粉体在惰性气体或氮气保护下预压缩，得到预制件；(7)电火花烧结所述预制件，烧结条件为：真空度为0.05-0.2Pa，施加压力为45-60MPa，烧结温度为550-650℃，烧结时间为1-10min，得到所述石墨烯增强的铜基复合材料。本专利技术所述的制备方法，通过特定的石墨烯制备方法，与纳米铜进行混合，电火花烧结得到石墨烯增强的铜基复合材料，该材料性能出色，远远超出纯铜。所述复合材料的室温断裂延伸率超过5.8％，拉伸屈服强度为至少384MPa，压缩屈服强度超过512MPa，其电阻率低于9.4×10-7Ω·cm，远小于纯铜的1.75×10-6Ω·cm。由此可知，本专利技术的所述方法大大提高了铜的综合性能。具体实施方式下面通过具体实施方式来进一步说明本专利技术的技术方案。实施例1一种石墨烯增强的铜基复合材料的制备方法，包括：(1)在冰浴条件下，机械搅拌条件下，在98％浓硫酸中加入鳞片石墨粉，再加入占石墨粉50wt％的硝酸钠，和占石墨粉2倍重量的高锰酸钾，冰浴下反应30min；(2)加热至30℃恒温4h，加入去离子水和双氧水，搅拌1h，加入5％浓度的HCl离心洗涤直至无硫酸根离子，得到氧化石墨烯；(3)将所述氧化石墨烯放入5wt％浓度的水合肼溶液中还原，还原温度为75℃，还原时间0.5h，得到石墨烯；(4)将所述石墨烯超声分散在乙醇溶液中，按照纳米铜粉:所述石墨烯重量比100:0.05加入纳米铜粉，超声并搅拌均匀，得到混合浆料；(5)用高能球磨机对所述混合浆料球磨，然后对其离心分离，真空烘干得到石墨烯/纳米铜粉复合颗粒；(6)将所述复合粉体在惰性气体或氮气保护下预压缩，得到预制件；(7)电火花烧结所述预制件，烧结条件为：真空度为0.05Pa，施加压力为45MPa，烧结温度为550℃，烧结时间为1min，得到所述石墨烯增强的铜基复合材料。实施例2一种石墨烯增强的铜基复合材料的制备方法，包括：(1)在冰浴条件下，机械搅拌条件下，在98％浓硫酸中加入鳞片石墨粉，再加入占石墨粉80wt％的硝酸钠，和占石墨粉4倍重量的高锰酸钾，冰浴下反应120min；(2)加热至40℃恒温5h，加入去离子水和双氧水，搅拌3h，加入5％浓度的HCl离心洗涤直至无硫酸根离子，得到氧化石墨烯；(3)将所述氧化石墨烯放入10wt％浓度的水合肼溶液中还原，还原温度为90℃，还原时间2h，得到石墨烯；(4)将所述石墨烯超声分散在乙醇溶液中，按照纳米铜粉:所述石墨烯重量比100:1加入纳米铜粉，超声并搅拌均匀，得到混合浆料；(5)用高能球磨机对所述混合浆料球磨，然后对其离心分离，真空烘干得到石墨烯/纳米铜粉复合颗粒；(6)将所述复合粉体在惰性气体或氮气保护下预压缩，得到预制件；(7)电火花烧结所述预制件，烧结条件为：真空度为0.2Pa，施加压力为60MPa，烧结温度为650℃，烧结时间为10min，得到所述石墨烯增强的铜基复合材料。实施例3一种石墨烯增强的铜基复合材料的制备方法，包括：(1)在冰浴条件下，机械搅拌条件下，在98％浓硫酸中加入鳞片石墨粉，再加入占石墨粉60wt％的硝酸钠，和占石墨粉3倍重量的高锰酸钾，冰浴下反应60min；(2)加热至35℃恒温4.5h，加入去离子水和双氧水，搅拌2h，加入5％浓度的HCl离心洗涤直至无硫酸根离子，得到氧化石墨烯；(3)将所述氧化石墨烯放入7wt％浓度的水合肼溶液中还原，还原温度为80℃，还原时间1h，得到石墨烯；(4)将所述石墨烯超声分散在乙醇溶液中，按照纳米铜粉:所述石墨烯重量比100:0.5加入纳米铜粉，超声并搅拌均匀，得到混合浆料；(5)用高能球磨机对所述混合浆料球磨，然后对其离心分离，真空烘干得到石墨烯/纳米铜粉复合颗粒；(6)将所述复合粉体在惰性气体或氮气保护下预压缩，得到预制件；(7)电火花烧结所述预制件，烧结条件为：真空度为0.1Pa，施加压力为50MPa，烧结温度为600℃，烧结时间为5min，得到所述石墨烯增强的铜基复合材料。实施例1-3制备得到的复合材料的室温断裂延伸率超过5.8％，拉伸屈服强度为至少384MPa，压缩屈服强度超过512MPa，其电阻率低于9.4×10-7Ω·cm，远小于纯铜的1.75×10-6Ω·cm。由此可知，本专利技术的所述方法大大提高了铜的综合性能。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石墨烯增强的铜基复合材料的制备方法，包括：(1)在冰浴条件下，机械搅拌条件下，在98％浓硫酸中加入鳞片石墨粉，再加入占石墨粉50‑80wt％的硝酸钠，和占石墨粉2‑4倍重量的高锰酸钾，冰浴下反应30‑120min；(2)加热至30‑40℃恒温4‑5h，加入去离子水和双氧水，搅拌1‑3h，加入5％浓度的HCl离心洗涤直至无硫酸根离子，得到氧化石墨烯；(3)将所述氧化石墨烯放入5‑10wt％浓度的水合肼溶液中还原，还原温度为75‑90℃，还原时间0.5‑2h，得到石墨烯；(4)将所述石墨烯超声分散在乙醇溶液中，按照纳米铜粉:所述石墨烯重量比100:(0.05‑1)加入纳米铜粉，超声并搅拌均匀，得到混合浆料；(5)在惰性气体或氮气保护下用高能球磨机对所述混合浆料球磨，然后对其离心分离，真空烘干得到石墨烯/纳米铜粉复合颗粒；(6)将所述复合粉体在惰性气体或氮气保护下预压缩，得到预制件；(7)电火花烧结所述预制件，烧结条件为：真空度为0.05‑0.2Pa，施加压力为45‑60MPa，烧结温度为550‑650℃，烧结时间为1‑10min，得到所述石墨烯增强的铜基复合材料。

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯增强的铜基复合材料的制备方法，包括：(1)在冰浴条件下，机械搅拌条件下，在98％浓硫酸中加入鳞片石墨粉，再加入占石墨粉50-80wt％的硝酸钠，和占石墨粉2-4倍重量的高锰酸钾，冰浴下反应30-120min；(2)加热至30-40℃恒温4-5h，加入去离子水和双氧水，搅拌1-3h，加入5％浓度的HCl离心洗涤直至无硫酸根离子，得到氧化石墨烯；(3)将所述氧化石墨烯放入5-10wt％浓度的水合肼溶液中还原，还原温度为75-90℃，还原时间0.5-2h，得到石墨烯；(4)将所...

【专利技术属性】
技术研发人员：过冬，
申请(专利权)人：过冬，
类型：发明
国别省市：江苏,32