一种石墨烯强化铜合金复合材料及其制备方法与流程

本发明涉及石墨烯强化铜合金复合材料，具体为一种石墨烯强化铜合金复合材料及其制备方法。

背景技术：

1、石墨烯强化铜合金混合材料是一种先进的复合材料，它将具有卓越力学、热学和电学性能的石墨烯与铜合金相结合，以提高材料的整体性能；石墨烯是一种由单层碳原子组成的二维材料，具有极高的强度、轻质、高导电性和高热导率等特点，在使用球磨法对制备石墨烯铜合金复合材料的时候，通过高能球磨将石墨烯与铜粉末进行混合，在进行烧结，此方法操作简单，成本低，但是混料的过程容易破坏石墨烯结构的完整性，降低石墨烯强化铜合金的强度，使石墨烯对铜合金的强化减小。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种石墨烯强化铜合金复合材料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种石墨烯强化铜合金复合材料的制备方法，包括以下步骤：

4、s1、将双油酸亚磷酸酯溶液和硼酸酯溶液加入装有水溶液的容器中搅拌均匀，将石墨烯粉末加入双油酸亚磷酸酯溶液、硼酸酯溶液和水溶液的混合溶液的容器中，并搅拌均匀；

5、s2、在石墨烯粉末、双油酸亚磷酸酯溶液和水溶液的混合溶液的容器中中加入聚四氟乙烯微粉，加热容器并对容器中的液体进行搅拌，对获得的复合溶液进行抽滤和干燥，得到改性后的石墨烯粉末；

6、s3、将改性后的石墨烯粉末、铜粉、银粉和镍粉加入装有乙醇溶液的容器中并进行搅拌，将混合的乙醇溶液加入球磨机中进行复合，得到铜复合粉末；

7、s4、将步骤3中得到的铜复合粉末进行抽滤和干燥；

8、s5、对铜复合粉末进行热压烧结得到石墨烯强化铜合金复合材料。

9、可选的，双油酸亚磷酸酯溶液、硼酸酯溶液和水溶液的混合溶液中，双油酸亚磷酸酯溶液的重量份为12-15份，硼酸酯溶液的重量份为5-9份，水溶液的重量份为100-120份，石墨烯粉末的重量份为30-40份。

10、可选的，步骤1中双油酸亚磷酸酯溶液、硼酸酯溶液和水溶液的混合溶液搅拌时间为20-50分钟，搅拌速度为180–240r/min。

11、可选的，步骤2中，聚四氟乙烯微粉重量份为1-1.8份，双油酸亚磷酸酯溶液、硼酸酯溶液和水溶液的混合溶液140-150份。

12、可选的，步骤2中，聚四氟乙烯微粉和双油酸亚磷酸酯溶液、硼酸酯溶液和水溶液的混合溶液的加热温度为55-75℃，且搅拌速度为200-220r/min，搅拌时间为3-6小时。

13、可选的，步骤2中抽滤使用真空抽滤设备，且抽滤的真空压力为0.08-0.085mpa，使用烘箱进行烘干，且烘干温度为70-80℃。

14、可选的，步骤3中，球磨机的磨球直径为8-25mm，磨球与原料质量比为20:1～30:1，球磨转速为200-260r/min，球磨时间为0.5-1小时。

15、可选的，步骤3中改性后的石墨烯粉末重量份为35-45份，铜粉的重量份为1500～1550份，银粉重量份为20-30份，镍粉重量份为15-20份，乙醇溶液的重量份为2000-3000份。

16、可选的，步骤4中的抽滤和干燥同步骤2。

17、可选的，步骤5中，压烧结条件如下：压力为50–70mpa，以80-95°c/h升至300-450℃，再以120-160℃/h的速率升至800–960℃。

18、本发明至少具备以下有益效果：

19、本方案通过将石墨烯粉末和磷酸酯溶液、硼酸酯溶液和水溶液的混合溶液中搅拌，石墨烯表面会引入双油酸亚磷酸酯的磷酸基团,这些基团可以与水分子形成氢键,从而增加石墨烯在水溶液中的分散性，石墨烯吸附硼酸酯可以增加石墨烯的润滑性，提高石墨烯的耐磨性能，并通过加入聚四氟乙烯对石墨烯进行改性，增加石墨烯的强度，可以使石墨烯和铜粉结合的更加均匀，且减少球磨工艺对石墨烯表面强度的破坏，可以提高石墨烯对铜合金的增强效果。

技术特征：

1.一种石墨烯强化铜合金复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种石墨烯强化铜合金复合材料的制备方法，其特征在于：双油酸亚磷酸酯溶液、硼酸酯溶液和水溶液的混合溶液中，双油酸亚磷酸酯溶液的重量份为12-15份，硼酸酯溶液的重量份为5-9份，水溶液的重量份为100-120份，石墨烯粉末的重量份为30-40份。

3.根据权利要求1所述的一种石墨烯强化铜合金复合材料的制备方法，其特征在于：步骤1中双油酸亚磷酸酯溶液、硼酸酯溶液和水溶液的混合溶液搅拌时间为20-50分钟，搅拌速度为180–240r/min。

4.根据权利要求1所述的一种石墨烯强化铜合金复合材料的制备方法，其特征在于：步骤2中，聚四氟乙烯微粉重量份为1-1.8份，双油酸亚磷酸酯溶液、硼酸酯溶液和水溶液的混合溶液140-150份。

5.根据权利要求1所述的一种石墨烯强化铜合金复合材料的制备方法，其特征在于：步骤2中，聚四氟乙烯微粉和双油酸亚磷酸酯溶液、硼酸酯溶液和水溶液的混合溶液的加热温度为55-75℃，且搅拌速度为200-220r/min，搅拌时间为3-6小时。

6.根据权利要求1所述的一种石墨烯强化铜合金复合材料的制备方法，其特征在于：步骤2中抽滤使用真空抽滤设备，且抽滤的真空压力为0.08-0.085mpa，使用烘箱进行烘干，且烘干温度为70-80℃。

7.根据权利要求1所述的一种石墨烯强化铜合金复合材料的制备方法，其特征在于：步骤3中，球磨机的磨球直径为8-25mm，磨球与原料质量比为20:1～30:1，球磨转速为200-260r/min，球磨时间为0.5-1小时。

8.根据权利要求1所述的一种石墨烯强化铜合金复合材料的制备方法，其特征在于：步骤3中改性后的石墨烯粉末重量份为35-45份，铜粉的重量份为1500～1550份，银粉重量份为20-30份，镍粉重量份为15-20份，乙醇溶液的重量份为2000-3000份。

9.根据权利要求1所述的一种石墨烯强化铜合金复合材料的制备方法，其特征在于：步骤4中的抽滤和干燥同步骤2。

10.根据权利要求1所述的一种石墨烯强化铜合金复合材料的制备方法，其特征在于：步骤5中，压烧结条件如下：压力为50–70mpa，以80-95°c/h升至300-450℃，再以120-160℃/h的速率升至800–960℃。

技术总结本发明涉及石墨烯强化铜合金复合材料技术领域，公开了一种石墨烯强化铜合金复合材料及其制备方法，包括以下步骤：S1、将双油酸亚磷酸酯溶液和硼酸酯溶液加入装有水溶液的容器中搅拌均匀，将石墨烯粉末加入双油酸亚磷酸酯溶液、硼酸酯溶液和水溶液的混合溶液的容器中，并搅拌均匀，将混合的乙醇溶液加入球磨机中进行复合，得到铜复合粉末；本发明石墨烯吸附硼酸酯可以增加石墨烯的润滑性，提高石墨烯的耐磨性能，并通过加入聚四氟乙烯对石墨烯进行改性，增加石墨烯的强度，可以使石墨烯和铜粉结合的更加均匀，且减少球磨工艺对石墨烯表面强度的破坏，可以提高石墨烯对铜合金的增强效果。技术研发人员：汪冲,凤旋,何红海受保护的技术使用者：铜陵市石墨烯产业研究院技术研发日：技术公布日：2024/9/29