[发明专利]一种Ag-石墨烯电接触材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种Ag‑石墨烯电接触材料的制备方法，属于低压电器触头材料技术领域。将石墨烯粉与熔融的银熔体共同经过双辊轧机通过轧甩带方法获得铸轧薄带，然后将薄带剪切成小片，再经压制、烧结、复压复烧、挤压拉拔或轧制工艺得到Ag‑石墨烯复合材料产品。为了改善碳质相增强银基电接触材料的性能，本发明采用石墨烯替代石墨，利用石墨烯独特的结构特性和优异导电、导热等性能来提高银基电接触材料的综合性能，通过双辊铸轧甩带技术来实现石墨烯与基体的复合，以达到石墨烯均匀分布于基体中及连续规模化生产的目的。

技术领域

本发明涉及一种Ag-石墨烯电接触材料的制备方法，属于低压电器触头材料技术领域。

背景技术

碳质相（包括石墨、碳纳米管等）增强银基电接触材料主要应用于低压电刷、转换器和电接点等器件，决定了电接触电器元件能否高效稳定的运行。与传统的碳质增强相(例如碳纤维、石墨等)比较，石墨烯由于其表现出的高强度、高导电等优异性能，因而被视为金属基复合材料中理想的增强相。近年来，随着石墨烯生产制备工艺的不断改进及完善，石墨烯层数和质量的可控性程度提高，高质量、低成本石墨烯增强相使得石墨烯复合材料的工业化应用成为可能。但石墨烯易于团聚导致分布不均和在复合体中界面结合力较差的缺点，仍然是制约石墨烯增强金属基复合材料应用中亟待解决的关键问题。

为解决上述问题，科研工作者们采用不同方法通过大量的实验成功制备了石墨烯增强银基复合材料。目前，Ag/C、Ag/石墨烯等碳质相增强银基电接触材料的制备方法主要包括：化学方法（水合肼还原法、光催化还原法等）、粉末冶金、溶胶-凝胶法、熔融态填充、水热法、球磨烧结等方法。石墨烯密度小、分散性差、与熔融金属界面张力不同及界面反应等问题使得很难把石墨烯融入基体中，这些问题通过现有方法仍然得不到解决。

当前，碳质相增强银基电接触材料已商业化应用的有Ag-C材料。Ag-C材料存在的性能缺陷日益突出，具体表现在长时间运转下材料强度将较大幅度下降、耐磨性不足、Ag-C硬度较低、易发生熔焊、电刷磨耗严重，影响散热，这些都阻碍了其进一步的应用。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种Ag-石墨烯电接触材料的制备方法。为了改善碳质相增强银基电接触材料的性能，本发明采用石墨烯替代石墨，利用石墨烯独特的结构特性和优异导电、导热等性能来提高银基电接触材料的综合性能，通过双辊铸轧甩带技术来实现石墨烯与基体的复合，以达到石墨烯均匀分布于基体中及连续规模化生产的目的。本发明通过以下技术方案实现。

一种Ag-石墨烯电接触材料的制备方法，将石墨烯粉与熔融的银熔体共同经过双辊轧机通过轧甩带方法获得铸轧薄带，然后将薄带剪切成小片，再经压制、烧结、复压复烧、挤压拉拔或轧制工艺得到Ag-石墨烯复合材料产品。

所述石墨烯粉为市售产品，石墨烯粉纯度≥95wt%；所述熔融的银熔体纯度≥99.95wt%。

具有步骤为：

步骤1、将温度为1050~1150℃熔融的银熔体与石墨烯粉共同经过双辊轧机，控制轧辊铸轧时的转速为2~15m/min，预留轧辊辊缝为10~20mm，获得厚度为1~5mm，宽度为50~100mm的Ag-石墨烯复合带，其中Ag-石墨烯复合带中石墨烯粉含量为0.5wt%~20wt%；

步骤2、将步骤1得到的Ag-石墨烯复合带剪切成边长为10~20mm的四方小片，四方小片质量为0.5~20Kg，将四方小片在压强为800~1300MPa冷压5~20min压制成素坯；

步骤3、将步骤2得到的素坯在保护性气氛（氮气或氩气）下，在温度为800~900℃保温2~4h进行烧结；烧结完成后，在复压压强为1000~1300MPa保压10~30min，然后继续在烧结温度为850~900℃保温2~3h，进行复压复烧得到锭坯；