[发明专利]一种成分为RGO/Cu-Zr-La的新型电触头材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种成分为RGO/Cu‑Zr‑La的新型电触头材料及其制备方法，该材料以高纯度电解铜粉为基体材料，合金元素Zr、稀土元素La以CuZr、CuLa合金粉末作为载体加入到RGO/Cu‑Zr‑La合金中，其中氧化石墨烯(GO)、锆元素和镧元素占混合粉末的质量分数分别为0.4～0.6%，0.1～0.3%和0.004～0.006%。本发明利用氧化石墨烯替代石墨烯作为增强相，通过添加合金元素Zr和稀土元素La来改性铜合金粉末，采用湿法球磨结合复压复烧法制备出性能更好的还原氧化石墨烯/铜合金新型低压电触头材料，提高了其相对密度、电导率、抗拉强度和硬度，使得电触头材料的使用寿命也得到了进一步提升。

技术领域

本发明属于新型电触头材料技术领域，具体涉及一种成分为RGO/Cu-Zr-La的新型电触头材料及其制备方法。

背景技术

电触头材料主要应用于家用电器、汽车电器、空气开关、漏电保护开关等，其主要作用是接通和断开电路及负载电流，是各种电器开关结构的核心部件。传统的低压电触头材料一般主要由银基复合材料制成，但由于使用量大、易消耗、无法回收，造成了大量银资源的浪费。随着银资源的耗费，铜基触头材料研究变得越来越越普遍，因为铜与银在物理性能方面最为相似，铜基复合材料具有优异的导电、导热性、良好的耐蚀性、延展性和可焊性，所以为了节约银资源研究新型低压铜基电触材料显得尤为重要。

而石墨烯因具有不可思议的机械力学性能而被广泛关注，已成为各种复合材料首选增强相，由于锆（Zr）元素和镧（La）元素可提高铜基体的强度和韧性，以及热塑性能、抗腐蚀性能等其他性能，因此，通常把这三者混合添加到铜基合金中，从而达到改善铜基电触材料的综合性能。但是由于石墨烯与铜具有较大差异的热膨胀系数，之间的界面润湿性也不好，从而限制其发展应用。氧化石墨烯（Graphene oxide，GO）与石墨烯相比，因其存在大量的羟基、羧基等环氧官能团，表现为亲水性，能够在水中均匀分散而形成稳定的胶状悬浮液，从而具备更好的湿润性，这使得GO成为一种潜在的制备高性能金属基复合材料的理想增强体。

发明内容

本发明的目的在于提供一种成分为RGO/Cu-Zr-La的新型电触头材料及其制备方法，更好地改善铜电接触材料的性能，并且进一步提升电触头材料的使用寿命。

本发明采用的技术方案是，一种成分为RGO/Cu-Zr-La的新型电触头材料，其特征在于：该材料以高纯度电解铜粉为基体材料，合金元素Zr、稀土元素La以CuZr、CuLa合金粉末作为载体加入到RGO/Cu-Zr-La合金中，其中氧化石墨烯、锆元素和镧元素占混合粉末的质量分数分别为0.4～0.6%，0.1～0.3%和0.004～0.006%。

一种成分为RGO/Cu-Zr-La的新型电触头材料的制备方法，其特征在于，制备步骤为：

步骤1：在50ml无水乙醇中分别加入质量分数0.4～0.6%的氧化石墨烯，氧化石墨烯的厚度为30～50nm，尺寸为20～40μm，超声震荡2小时后，在溶液中分别加入39.8g电解铜粉、质量分数为0.1～0.3%和0.004～0.006%的CuZr和CuLa合金粉末，再将溶液置于球料比为10:1的球磨罐中；

步骤2：抽真空，待基本去除罐中空气后充氩气保护，转速设定为380-420r/min，并球磨5h；随后将复合粉末浆料倒出置于干燥皿中，在100℃下进行12h的干燥处理，最后于研钵中充分研磨得到复合粉末；

步骤3：将复合粉末置于管式炉中并通入体积分数为4～5%的H₂/Ar混合气体进行300℃下保温3h的热还原处理；一方面可以消除产生的氧化物与加工硬化，另一方面在还原过程氧化石墨烯可以热分解为还原氧化石墨烯(RGO)；