一种石墨烯包覆铜粉颗粒增强冷喷涂铜基复合涂层的制备方法技术

一种石墨烯包覆铜粉颗粒增强冷喷涂铜基复合涂层的制备方法，涉及一种铜基复合涂层的制备方法。本发明专利技术公开了一种石墨烯包覆铜粉颗粒增强冷喷涂铜基复合涂层的制备方法，通过PECVD技术，在铜粉颗粒表面原位生长出石墨烯，获得石墨烯包覆的铜粉颗粒，使用优化的低能球磨工艺，获得了石墨烯包覆铜粉颗粒均匀分布的铜复合粉末，避免了石墨烯团聚引起的组织缺陷，并基于冷喷涂技术的低温工艺和极快的沉积速率，可以提高涂层与基体的结合强度和涂层内部的组织均匀性，有利于获得优异热、电、机械性能和耐磨损性能的石墨烯包覆铜粉颗粒增强铜基复合涂层。基复合涂层。基复合涂层。

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯包覆铜粉颗粒增强冷喷涂铜基复合涂层的制备方法


[0001]本专利技术涉及一种铜基复合涂层的制备方法。

技术介绍

[0002]导电涂层广泛应用于建筑、运输、制造、采矿、教育、军事、航天等领域中，纯铜涂层具有优异的导电性和导热性，但其硬度和耐磨性较差，纯铜涂层容易在一些极端服役条件下发生严重磨损，甚至碎裂，从而造成严重的安全隐患和经济、人员损失。
[0003]石墨烯是碳的二维同素异形体，由1
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s和2
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p轨道杂化产生，形成六边形碳环。在石墨烯中，每个碳原子在经sp2杂化后都具有一个自由电子，这些电子出现在π轨道中。π轨道有助于使电子网络离位，并使高载流子(电子)浓度与大载流子迁移率在室温下耦合。石墨烯的这些独特特性使载流子的局部传导达到近微米尺度，使其成为提高金属热电性能的理想添加剂。铜涂层在经石墨烯增强后其机械性能、热电性能以及耐磨损性能都会有明显的提升，但因为石墨烯比表面积大且表面能高，易发生团聚，不利于均匀地分散在铜基体中。传统的在铜表面包覆石墨烯的方法有机械球磨法和化学生长法等，机械球本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯包覆铜粉颗粒增强冷喷涂铜基复合涂层的制备方法，其特征在于：石墨烯包覆铜粉颗粒增强冷喷涂铜基复合涂层的制备方法按以下步骤进行：步骤一、在甲烷气氛中，采用等离子体增强化学气相沉积的方法，在铜粉末表面原位生长出石墨烯层，获得石墨烯包覆铜粉颗粒；所述等离子体增强化学气相沉积包括以下步骤：首先，将铜粉末平铺在石英片上，并放入真空室中，抽真空至气压到40Pa以下，进行10
‑
30min加热烘干，随后通入甲烷至气压恢复为1.01
×
105Pa，再次抽真空至气压到40Pa以下，通入甲烷使气压维持在40
‑
66.7Pa；然后对真空室进行加热，加热速率为10℃/min，加热到500℃后保温10
‑
30min，随后停止加热；使真空室温度自然下降，当温度下降至300℃时进行保温10
‑
3000min；保温同时开启等离子体激发器，激发功率设定为150
‑
500W；设定的保温时间根据石墨烯的厚度相关；其中，甲烷的流量均为1
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50sccm。步骤二、利用球磨机将石墨烯包覆铜粉颗粒和铜粉末进行低能球磨，使石墨烯包覆铜粉颗粒均匀分布在铜粉末中，得到混合粉末；所述铜粉末和石墨烯包覆铜粉颗粒的质量比为1～3:1；步骤三、采用冷喷涂将步骤二中获得的混合粉末喷涂在基材上，获得石墨烯包覆铜粉颗粒增强铜基复合涂层。2.根据权利要求1所述的石墨烯包覆铜粉颗粒增强冷喷涂铜基复合涂层的制备方法，其特征在于：步骤一中铜粉末的纯度为99.9％，颗粒为球形，粒径为40
‑
60μm，甲烷气体纯度为99.99％。3.根据权利要求1所述的石墨烯包覆铜粉颗粒增强冷喷涂铜基复合涂层的制备方法，其特征在于：步骤二中铜粉末的纯度为99.9％，颗粒为球形，粒径为40
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60μm。4.根据权利要求1所述的石墨烯包覆铜粉颗粒增强冷喷涂铜基复合涂层的制备方法，其特征在于：步骤二中所述球磨机为行星式球磨机。5.根据权利要求1所述的石墨烯包覆铜粉颗粒增强冷喷涂铜基复合涂层的制备方法，其特征在于：步骤一中等离子体增强化学气相沉积包括以下步骤：首先，将铜粉末平铺在石英片上，并放入真空室中，抽真空至气压到40Pa以下，进行10min加热烘干，随后通入甲烷至气压恢复为1.01
×
105Pa，再次抽真空至气压到40Pa以下，缓慢通入甲烷使气压维持在40
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66.7Pa；然后对真空室进行加热，加热速率为10℃/min，加热到500℃后保温10
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30min，随后停止加热；使真空室温度自然下降，当温度下降至300℃时进行保温10
‑
3000min；保温同时开启等离子体激发器，激发功率设定为150
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500W；甲烷的流量均为1
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50sccm。6.根据权利要求1所述的石墨烯包覆铜粉颗粒增强冷喷涂铜基复合涂...

【专利技术属性】
技术研发人员：巩春志，王紫粵，田修波，周长壮，亓均雷，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：