[发明专利]一种基于原位合成的石墨烯改性铜基电触头材料的制备方法

摘要

本发明涉及一种原位生长工艺制备石墨烯改性铜基电触头材料的方法。本发明首先通过原位化学气相沉积工艺制备石墨烯包覆纯铜粉体，然后采用机械球磨工艺将石墨烯包覆纯铜粉体、铜合金粉体、锡酸锌粉体均匀混合，得到复合粉体。随后采用冷等静压成型工艺、无压烧结工艺得到电触头烧结坯体，最后通过热挤压工艺、冷轧工艺得到组织良好的石墨烯改性铜基电触头材料。本发明通过原位化学气相沉积工艺向铜基电触头材料中引入石墨烯增强体，大大节约了石墨烯原料成本，解决了石墨烯在铜基体中均匀分散的工艺难题，在不降低触头材料导电导热性能的同时显著增强了触头触头材料的机械强度与抗电弧烧蚀性能。

主权项

1.一种基于原位合成的石墨烯改性铜基电触头材料的制备方法，包括如下步骤：步骤1、将聚乙二醇或聚乙烯醇作为固态高分子碳源，并将固态高分子碳源溶于酒精形成均匀混合溶液；优选溶解温度为20～80℃；步骤2、将铜粉在所述均匀混合溶液中充分搅拌，将溶液中的铜粉过滤和干燥后，在铜粉表面会包覆有聚乙二醇或聚乙烯醇的高分子层，得到包覆有高分子层的铜粉，将包覆有高分子层的铜粉置于高温加热炉中加热煅烧，加热煅烧温度为500～1050℃，时间为0.5～2小时，加热的保护气体为氢气与氩气的混合气体，铜粉表面的聚乙二醇或聚乙烯醇在保护气体中转化为石墨烯；所述铜粉为树枝状铜粉；步骤3、将包覆有石墨烯的铜粉、铜锆合金粉、铜镧合金粉和锡酸锌粉置于球磨设备中进行球磨，所述树枝状铜粉经过球磨后会延展变形为片状铜粉，树枝状铜粉的枝叉间包裹的石墨烯会处于片状铜粉内部；延展造成铜粉表面存在未被石墨烯包覆部分；未被石墨烯包覆部分的铜粉之间具有良好的烧结成型性，经过机械球磨的作用，石墨烯与铜基体更好的结合成一体，提高了界面结合强度；步骤4、将球磨后的石墨烯的铜粉、铜锆合金粉、铜镧合金粉和锡酸锌粉的混合粉体装入包套中进行冷等静压成型，成型坯体经过高温烧结得到电触头烧结坯体，其中烧结气氛为氮气或氩气惰性气氛；冷等静压成型压力为250MPa～300MPa，高温烧结温度为900～950℃，将烧结坯体保温后进行热挤压变形，之后通过冷轧变形得到石墨烯改性铜基电触头材料。