[发明专利]石墨烯增强银/金属氧化物电接触复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种材料技术领域的金属基复合材料的制备方法，具体地说，涉 及的是一种石墨烯增强银/金属氧化物电接触复合材料及其制备方法。

背景技术

石墨烯因其非同寻常的导电、导热性能，极高的硬度、强度和耐腐蚀性等而 成为研究热点，并随着批量化生产以及大尺寸等难题的逐步突破，石墨烯将最先 应用于移动设备、航空航天、新能源电池等领域。虽然石墨烯增强金属基复合材 料的研究发展缓慢，但石墨烯优异的导电、导热及机械性能将给金属基复合材料 性能提升带来重大变革。近几年来相关研究报道不断增加。

公开号为CN104700961A的中国发明专利，提供了一种石墨烯/银复合材料 及其制备方法，在氧化石墨烯溶液中先后加入还原剂与硝酸银，还原制得的银粉 直接与溶液中氧化石墨烯复合，初步得到氧化石墨烯/银复合粉，将其干燥还原 得到石墨烯/银复合粉，再通过粉末冶金、热挤压、轧制技术得到石墨烯/银的复 合块材、复合丝材、复合带材。该发明制备的复合材料中石墨烯分散均匀，且基 体与增强体界面结合良好。但单纯以石墨烯为增强相，复合材料的抗电弧侵蚀能 力差，材料损失率高，不能大规模应用，只能应用于特定条件。

公开号为CN102385938A的中国发明专利，提供了一种金属基石墨烯复合 电接触材料的制备方法，采用0.02wt％-10wt％的石墨烯，其余为金属基体材料， 通过化学还原结合真空熔炼法制得复合材料。此专利所用原料为石墨烯片、化学 还原制备基体金属，结合的成型工艺为真空熔炼。该方法制备的复合电接触材料 具有比其他复合电接触材料更优越的导电、导热性能和更高的硬度和耐磨性，稳 定性更高，抗熔焊能力更强。但是该发明中采用了非环保还原剂，且熔炼法很难 控制石墨烯的均匀分散。同时，单一石墨烯增强，对材料应用造成极大地限制。

虽然上述研究中石墨烯的加入能够一定程度上提高材料的导电、导热和机械 性能，但石墨烯作为增强相完全替代其他增强相来实现其相应的功能还尚不可 能。因此，本申请人在研究传统银基电接触材料的基础上，将石墨烯的优异性能 与之结合，从而达到对传统银基电接触材料性能的改善，这种新型电接触材料将 有望大规模应用，改变目前电接触材料的世界格局。

发明内容

本发明针对上述现有技术存在的不足和缺陷，提供一种石墨烯增强银/金属 氧化物电接触复合材料及其制备方法。本发明采用银作为基体材料，石墨烯作为 第一增强相，金属氧化物(MeO)颗粒作为第二增强相，制备出致密度高、导电 性能好、抗熔焊能力强，接触电阻低的银/石墨烯/金属氧化物(AgGRMeO)复 合材料。

本发明是通过以下技术方案实现的：本发明是先运用化学法制备得到银石墨 烯复合粉，再将金属氧化物增强相SnO₂、ZnO等与银石墨烯复合粉混合，通过 粉末冶金、热挤压技术得到制备AgGRMeO复合材料，在保持Ag/MeO复合材 料原有性能的同时，可以提高其电导率及抗熔焊能力，降低接触电阻，该制备方 法操作简单、工艺易控，成本低，易实现规模化生产，所述银基复合材料组织均 匀，性能稳定。

本发明的第一目的是提供一种石墨烯增强银/金属氧化物电接触复合材料的 制备方法，所述方法包括如下步骤：

第一步，将银/氧化石墨烯复合粉进行还原，得到银/石墨烯复合粉；

第二步，将获得的银/石墨烯复合粉与MeO粉体进行混粉，得到AgGRMeO 复合粉体；

第三步，采用粉末冶金技术，将所述AgGRMeO复合粉体进行成型、烧结处 理，得到高致密度的AgGRMeO复合材料，即石墨烯增强银/金属氧化物电接触 复合材料。

优选的，所述第一步中：所述银/氧化石墨烯复合粉是通过化学合成法制得。 具体的：将氧化石墨烯溶液与还原剂溶液混合，然后该混合液与硝酸银溶液混合， 进而充分混合反应获得银/氧化石墨烯复合粉的悬浊液，经沉降、洗涤、干燥获 得纯净的银/氧化石墨烯复合粉。

更优选的，所述还原剂为抗坏血酸、葡萄糖、柠檬酸、草酸等无毒环保型还 原剂中的一种或几种。还原剂溶液及硝酸银溶液的浓度均为0.1mol/L-1mol/L， 氧化石墨烯溶液的质量浓度为0.5％-1.8％，氧化石墨烯添加量占复合材料总质量 的0.3wt％-5wt％。