一种石墨烯铝复合材料导线的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种石墨烯铝复合材料导线的制备方法，属于新材料技术领域。改制备方法包括球磨、真空干燥、焙烧、球磨、真空干燥、加入到熔融的铝合金中，混合，浇铸、拉拔处理、加热拉伸、退火处理等步骤。本发明专利技术的石墨烯铝复合材料导线的制备方法，不需要酸碱溶液，不排出废水，绿色，环保。本发明专利技术的石墨烯铝复合材料导线的制备方法得到的导线，导电率均高于80.0％IACS，抗拉强度均高于240MPa。

A preparation method of graphene aluminum composite wire

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯铝复合材料导线的制备方法
本专利技术属于新材料
，具体涉及一种石墨烯铝复合材料导线的制备方法。
技术介绍
石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状结构新材料，是目前发现的唯一存在的二维自由态原子晶体。由于其特殊的二维纳米结构，石墨烯在电字学、光学、磁学、生物医学、催化、储能和传感器等领域表现出巨大得到应用潜能。传统的增强体，石墨、碳化硅、碳化硼和碳纳米管等对铝基复合材料的性能的增强效果不尽人意，且材料的塑性大幅降低。石墨烯因其力学性能、导热性能以及热膨胀性能，被认为是一种非常有前途的增强体。石墨烯具有较大的比表面积，容易发生团聚，不利于铝基复合材料的性能。现有的制备方法，很多涉及强酸、强碱，排放废气废液，不利于环保。
技术实现思路
基于以上现有技术的不足，本专利技术提供了一种石墨烯铝复合材料导线的制备方法，不涉及液体制备体系，得到的导线具有优良的导电率和抗拉强度性能。本专利技术在于公开一种石墨烯铝复合材料导线的制备方法，包括以下步骤：S11，取氧化镁粉和石墨烯粉，混合后，在液氮浸没下，用球磨机进行球磨；S12，S11步骤得到的经球磨的混合粉末真空干燥；S13，S12步骤得到的经干燥的混合粉末在氮气氛围焙烧；S14，取S13步骤得到的混合粉末，加入氧化镁粉和雾化铝粉，混合后，在液氮浸没下，用球磨机进行球磨；S15，取S14步骤得到的经球磨的混合粉末真空干燥；S16，取S15步骤得到的干燥的混合粉末加入到熔融的铝合金中，混合，浇铸，得到胚料；S17，取S16步骤得到的胚料进行拉拔处理，得到粗导线；S18，取S17步骤得到的粗导线，加热拉伸，得到细导线；S19，取S18步骤得到的细导线，在氮气气氛中进行退火处理，得到所述的石墨烯铝复合材料导线。在本专利技术的一些实施方式中，所述S11中，所述磨球与物料的重量比为(10-15):1，球磨机转速20-30rpm，球磨10-12h。在本专利技术的一些实施方式中，所述S14中，所述磨球与物料的重量比为(10-15):1，球磨机转速40-50rpm，球磨10-12h。在本专利技术的一些实施方式中，所述S12和S15中，所述真空干燥的温度为80-85℃，干燥的时间为1-1.5h。在本专利技术的一些实施方式中，所述S13中，所述氮气氛围焙烧的温度为1100-1200℃，焙烧的时间为2-2.5h。在本专利技术的一些实施方式中，所述S18中，在250-350℃下进行所述拉伸，拉伸的速度为20-30mm/min。在本专利技术的一些实施方式中，所述S19中，所述退火处理的温度为100-200℃，处理时间为1.5-3h。在本专利技术的一些实施方式中，所述S11中，所述氧化镁粉和石墨烯粉的重量比为1：(3-5)。在本专利技术的一些实施方式中，所述S14中，所述经焙烧的混合粉末、氧化镁粉和雾化铝粉的重量比为4：(2-4)：(15-18)。在本专利技术的一些实施方式中，所述S16中，所述混合粉末和熔融的铝合金的重量比为1：(2-5)。在本专利技术的一些实施方式中，所述S17中，所述粗导线的直径为8-15mm。在本专利技术的一些实施方式中，所述S18中，所述细导线的直径为0.5-3mm。在本专利技术的一些实施方式中，所述焙烧中，以加热棒进行加热，通过以下算法进行PID控制环境温度至目标温度：其中，Δu(c)对应两次测试温度时间间隔内温度的变化量；Kc为常数，10-15；f(C)为第C次采样时偏差，f(C-1)为第C-1次采样时偏差，f(C-2)为第C-2次采样时偏差；TD为微分时间，1-1.5min；TS为采样周期，1-1.5s；TI为积分时间，1-1.5min。在本专利技术的一些实施方式中，还包括根据所述粗导线和细导线直径、温度，确定拉伸的速度的步骤，所述拉伸速度通过以下公式确定：其中，C为速度常数，取值8-12mm/min，Kt为温度系数，KD为尺寸权重系数，Dl为粗导线直径，Ds为细导线直径；Kt在300℃以上时取值1.2-1.5，Kt在300℃以上时取0.6-0.85，KD为0.04-0.05。本专利技术的有益技术效果是：(1)本专利技术的石墨烯铝复合材料导线的制备方法，不需要酸碱溶液，不排出废水，绿色，环保。(2)本专利技术的石墨烯铝复合材料导线的制备方法得到的导线，导电率均高于80.0％IACS，抗拉强度均高于240MPa。具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。下述实施例和对比例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。所述石墨烯为Hummer’s法制备；雾化铝粉为N2雾化，60-80um。所述铝合金由东莞市荣创金属材料有限公司生产。以下实施例和对比例中，除非特别指出，为组分、含量、操作步骤和参数相同的平行试验。实施例1一种石墨烯铝复合材料导线的制备方法：(1)取20g氧化镁粉和80g石墨烯粉，用球磨机进行球磨。磨球与物料的重量比为10:1，球磨机转速30rpm，球磨10h。球磨时用液氮浸没磨球。(2)经球磨的混合粉末在85℃下真空干燥1h。(3)经干燥的混合粉末在1200℃下氮气氛围焙烧2h。(4)取经焙烧的混合粉末20g，加入15g氧化镁粉、80g雾化铝粉，用球磨机进行球磨。磨球与物料的重量比为15:1，球磨机转速40rpm，球磨15h。球磨时用液氮浸没磨球。(5)经球磨的混合粉末在85℃下真空干燥1h。(6)取干燥的混合粉末10g加入到40g熔融的2A70铝合金中，混合均匀，浇铸，得到胚料；(7)取胚料进行拉拔处理，得到直径10mm的粗导线；(8)取粗导线，在300℃下进行拉伸，拉伸速度为20mm/min，得到2mm的导线；(9)拉伸后在氮气气氛中进行退火处理，退火温度100℃，处理2h，得到所述的石墨烯铝复合材料导线。所制备的材料的导电率为82.5％IACS，抗拉强度为252MPa。实施例2一种石墨烯铝复合材料导线的制备方法：(1)取20g氧化镁粉和80g石墨烯粉，用球磨机进行球磨。磨球与物料的重量比为15:1，球磨机转速20rpm，球磨10h。球磨时用液氮浸没磨球。(2)经球磨的混合粉末在80℃下真空干燥1.5h。(3)经干燥的混合粉末在1300℃下氮气氛围焙烧2h。(4)取经焙烧的混合粉末20g，加入15g氧化镁粉、80g雾化铝粉，用球磨机进行球磨。磨球与物料的重量比为10:1，球磨机转速50rpm，球磨20h。球磨时用液氮浸没磨球。(5)经球磨的混合粉末在80℃下真空干燥1.5h。(6)取干本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石墨烯铝复合材料导线的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS11，取氧化镁粉和石墨烯粉，混合后，在液氮浸没下，用球磨机进行球磨；/nS12，S11步骤得到的经球磨的混合粉末真空干燥；/nS13，S12步骤得到的经干燥的混合粉末在氮气氛围焙烧；/nS14，取S13步骤得到的混合粉末，加入氧化镁粉和雾化铝粉，混合后，在液氮浸没下，用球磨机进行球磨；/nS15，取S14步骤得到的经球磨的混合粉末真空干燥；/nS16，取S15步骤得到的干燥的混合粉末加入到熔融的铝合金中，混合，浇铸，得到胚料；/nS17，取S16步骤得到的胚料进行拉拔处理，得到粗导线；/nS18，取S17步骤得到的粗导线，加热拉伸，得到细导线；/nS19，取S18步骤得到的细导线，在氮气气氛中进行退火处理，得到所述的石墨烯铝复合材料导线。/n

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯铝复合材料导线的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S11，取氧化镁粉和石墨烯粉，混合后，在液氮浸没下，用球磨机进行球磨；
S12，S11步骤得到的经球磨的混合粉末真空干燥；
S13，S12步骤得到的经干燥的混合粉末在氮气氛围焙烧；
S14，取S13步骤得到的混合粉末，加入氧化镁粉和雾化铝粉，混合后，在液氮浸没下，用球磨机进行球磨；
S15，取S14步骤得到的经球磨的混合粉末真空干燥；
S16，取S15步骤得到的干燥的混合粉末加入到熔融的铝合金中，混合，浇铸，得到胚料；
S17，取S16步骤得到的胚料进行拉拔处理，得到粗导线；
S18，取S17步骤得到的粗导线，加热拉伸，得到细导线；
S19，取S18步骤得到的细导线，在氮气气氛中进行退火处理，得到所述的石墨烯铝复合材料导线。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述S11中，所述磨球与物料的重量比为(10-15):1，球磨机转速20-30rpm，球磨10-12h；
所述S14中，所述磨球与物料的重量比为(10-15):1，球磨机转速40-50rpm，球磨10-12h。


3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述S12和S15中，所述真空干燥的温度为80-85℃，干燥的时间为1-1.5h。


4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述S13中，所述氮气氛围焙烧的温度为1100-1200℃，焙烧的时间为2-2.5h。


5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述S18中，在250-350℃下进行所述拉伸，拉伸的速度为20-30mm/min。...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾涛，洪旺，周若楠，习向智，杨粉丽，李蔓，
申请(专利权)人：深圳市黑金工业制造有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44