【技术实现步骤摘要】
石墨烯铜复合材料及其制备方法
[0001]本申请涉及冶金
,具体而言,涉及一种石墨烯铜复合材料及其制备方法。
技术介绍
[0002]铜因其具有的高导电性、高导热性以及价格便宜等优势,成为现代电子信息产业和电力传输产业等现代工业领域中应用最广的材料之一。随着航空航天、电力传输、5G+通讯、新能源汽车以及无人驾驶等领域的快速发展,人们对于高信息传输速率、低功耗应用的需求愈加迫切,这对作为高导电导热材料的铜材料提出了更高的要求。
[0003]但是,目前铜材导电性的提升存在限制瓶颈,无法满足上述工业领域中的高标准要求。
技术实现思路
[0004]本申请的目的在于提供一种石墨烯铜复合材料及其制备方法,其旨在改善现有的铜材的导电性难以进一步提升的技术问题。
[0005]第一方面,本申请提供一种石墨烯铜复合材料的制备方法,包括:将石墨烯和铜粉的混合物熔炼后于真空条件下连铸;其中,石墨烯占混合物的质量百分数≤2%;连铸的温度为1050
‑
1250℃,连铸的速度≤15mm/min。
[0006]本申请采用石墨烯和铜粉的混合物,利用真空连铸技术制备石墨烯铜复合材料;石墨烯的引入可以作为铜粉中的异质成分,有利于促进铜材的形核结晶;且通过石墨烯在混合物中的占比、连铸温度以及连铸速度的协同配合,可以使得石墨烯铜复合材料形成柱状晶或单晶组织,有利于提高铜材的导电性,也有利于提高铜材的延伸率。
[0007]在本申请第一方面的一些实施例中,连铸的温度为1050
‑ />1200℃,连铸的速度为大于8mm/min且≤15mm/min。
[0008]上述真空连铸条件下,可以使得石墨烯铜复合材料形成柱状晶组织,有利于提高铜材的导电性。
[0009]在本申请第一方面的一些实施例中,连铸的温度为1220
‑
1250℃,连铸的速度为0.3
‑
8mm/min。
[0010]上述真空连铸条件下,可以使得石墨烯铜复合材料形成单晶组织,有利于提高铜材的导电性。
[0011]在本申请第一方面的一些实施例中,石墨烯占混合物的质量百分数为0.1
‑
1%。
[0012]石墨烯占混合物的质量百分数为0.1
‑
1%,有利于进一步提高石墨烯铜复合材料形成的柱状晶或单晶组织的质量,进而进一步提高铜材的导电性。
[0013]在本申请第一方面的一些实施例中,熔炼的步骤包括:将混合物于1170
‑
1200℃下熔炼不少于10min。
[0014]上述条件下,可以使得石墨烯和铜粉的混合物可以充分熔化,进而有利于提高后续真空连铸时形成柱状晶或单晶组织的质量。
[0015]可选地,熔炼的步骤包括:将混合物于1170
‑
1200℃下熔炼10
‑
30min。
[0016]在本申请第一方面的一些实施例中,熔炼的步骤还包括:在将混合物于1170
‑
1200℃下熔炼不少于10min之前,将混合物于800
‑
900℃下保温不少于10min。
[0017]在将混合物于1170
‑
1200℃下熔炼不少于10min之前,混合物于800
‑
900℃下保温不少于10min,可以对混合物进行有效预热,使得混合物受热更加均匀,有利于后续混合物可以快速且充分地熔化,进而有利于提高后续真空连铸时形成柱状晶或单晶组织的质量。
[0018]可选地,熔炼的步骤还包括:在将混合物于1170
‑
1200℃下熔炼不少于10min之前,将混合物于800
‑
900℃下保温10
‑
30min。
[0019]在本申请第一方面的一些实施例中,混合物的制备方法包括:将石墨烯和铜粉搅拌混合;其中,石墨烯的层数为1
‑
10层,铜粉的粒径≤150μm。
[0020]上述条件下可以使得石墨烯和铜粉之间实现充分混合,有利于有效避免因石墨烯和铜粉混合过程中石墨烯发生团聚而导致的不利于后续真空连铸形成高质量的柱状晶或单晶组织的情况。
[0021]在本申请第一方面的一些实施例中,制备方法还包括:在将混合物熔炼之前,将混合物预制成型。
[0022]在将混合物熔炼之前,将混合物预制成型,可以有利于避免熔炼过程中石墨烯漂浮的情况,有利于方便后续进行真空连铸操作。
[0023]可选地,预制成型的步骤包括:将混合物于真空条件下、930
‑
1000℃、30
‑
50Mpa下热压不少于50min。
[0024]可选地,预制成型的步骤包括:将混合物于真空条件下、930
‑
1000℃、30
‑
50Mpa下热压50
‑
150min。
[0025]可选地,预制成型的步骤还包括:在热压之前,将混合物于10
‑
30℃、5
‑
15Mpa下预压不少于10min。
[0026]在本申请第一方面的一些实施例中,连铸的真空度为10
‑3‑
10
‑2Pa。
[0027]上述条件下,有利于进一步提高石墨烯铜复合材料形成的柱状晶或单晶组织的质量,进而进一步提高铜材的导电性。
[0028]第二方面,本申请提供一种石墨烯铜复合材料,采用如上述第一方面提供的制备方法制得。
[0029]本申请提供的石墨烯铜复合材料,相比传统铜材,具有优异导电性(大于99%IACS),且延伸率(大于50%)更高;且抗拉强度大于250Mpa。
附图说明
[0030]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本申请的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0031]图1示出了本申请提供的石墨烯铜复合材料的制备方法流程图。
[0032]图2示出了本申请实施例1制得的石墨烯铜复合材料的组织表征图。
[0033]图3示出了本申请实施例2制得的石墨烯铜复合材料的组织表征图。
[0034]图4示出了本申请实施例3制得的石墨烯铜复合材料的组织表征图。
[0035]图5示出了本申请对比例1制得的石墨烯铜复合材料的组织表征图。
[0036]图6示出了本申请实施例1步骤(1)得到的混合物的微观组织图。
[0037]图7示出了本申请实施例9步骤(1)得到的混合物的微观组织图。
[0038]图8示出了本申请实施例1步骤(1)得到的混合物的SEM图。
[0039]图9示出了本申请实施例10步骤(1)得到的混合物的SEM图。
具体实施方式
[0040]为使本本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种石墨烯铜复合材料的制备方法,其特征在于,包括:将石墨烯和铜粉的混合物熔炼后于真空条件下连铸;其中,所述石墨烯占所述混合物的质量百分数≤2%;所述连铸的温度为1050
‑
1250℃,所述连铸的速度≤15mm/min。2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述连铸的温度为1050
‑
1200℃,所述连铸的速度大于8mm/min且≤15mm/min。3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述连铸的温度为1220
‑
1250℃,所述连铸的速度为0.3
‑
8mm/min。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的制备方法,其特征在于,所述石墨烯占所述混合物的质量百分数为0.1
‑
1%。5.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的制备方法,其特征在于,所述熔炼的步骤包括:将所述混合物于1170
‑
1200℃下熔炼不少于10min;可选地,所述熔炼的步骤包括:将所述混合物于1170
‑
1200℃下熔炼10
‑
30min。6.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于,所述熔炼的步骤还包括:在将所述混合物于1170
‑
1200℃下熔炼不少于10min之前,将所述混合物于800
‑
900℃下保温不少于10min;可选地,所述熔炼的步骤还包括:在将所述混合物于1170
‑
【专利技术属性】
技术研发人员:付莹,刘开辉,王晓龙,张瑞祥,胡小垒,王燕,王恩哥,
申请(专利权)人:中科晶益东莞材料科技有限责任公司,
类型:发明
国别省市:
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