[發(fā)明專利]石墨烯增強銅基復(fù)合材料及其噴射成型的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711251633.X
• 申請日: 2017-12-01
• 公開（公告）號: CN107988513B
• 公開（公告）日: 2019-10-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊懷;鞠霖;徐俊;周瑾;周文文;劉軍
• 申請（專利權(quán)）人: 無錫華能電纜有限公司
• 主分類號: C22C9/00
• 分類號: C22C9/00;C22C32/00;C22C1/10;C22C1/03
• 代理公司: 無錫市大為專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32104
• 代理人: 曹祖良;張仕婷

1.石墨烯增強銅基復(fù)合材料噴射成型的方法，其特征是步驟為：將工業(yè)純銅和銅銀合金加入真空電磁感應(yīng)爐中熔化，得到銅液；將銅液注入惰性氣體噴射霧化裝置，通過高壓惰性氣體將銅液霧化成小液滴，同時在霧化室中噴入石墨烯薄片，石墨烯薄片粘覆在下沉的銅液滴上，形成液態(tài)或半熔態(tài)的銅/石墨烯混合物，冷卻鑄錠、軋制成型得到石墨烯增強銅基復(fù)合材料；

具體步驟如下：

（1）將工業(yè)純銅和銅銀合金加入真空電磁感應(yīng)爐中熔化，銅液溫度控制在1410～1450℃，將熔化好的銅合金液注入惰性氣體噴射霧化裝置，溫度調(diào)節(jié)至1380～1420℃；

（2）開啟噴射霧化裝置的噴槍，通入壓力1～1.5MPa的惰性氣體，將銅合金液通過噴槍霧化，控制噴槍中銅合金液流量與惰性氣體的流量比，通過噴嘴的銅合金液流量為200~250克/秒，惰性氣體流量為1400~1600立方毫米/秒，使銅合金液滴直徑在10-100μm；

（3）待液滴霧化調(diào)整合適后，開啟石墨烯添加裝置，根據(jù)石墨烯增強銅基復(fù)合材料的石墨烯含量比例要求，根據(jù)銅合金液流量連續(xù)定量的注入石墨烯片，石墨烯薄片通過壓力100～150KPa的惰性氣體，通過噴嘴將石墨烯薄片噴散到霧化沉積室內(nèi)；石墨烯薄片注入量與銅合金液霧化流量速度匹配，控制石墨烯增強銅基復(fù)合材料的石墨烯的質(zhì)量百分比在0.05%～5%之間；

（4）漂浮的石墨烯薄片粘覆在下沉的銅合金液滴上，沉積到沉積室底部的圓錐形漏斗中，形成液態(tài)或半熔態(tài)的銅/石墨烯混合物，銅/石墨烯混合物通過圓錐形漏斗注入鑄錠成型裝置；

（5）開啟鑄錠成型裝置，調(diào)節(jié)好冷卻系統(tǒng)，使連續(xù)鑄錠的溫度控制在780～870℃之間；

（6）將石墨烯銅合金鑄錠引入輥軋設(shè)備，連續(xù)軋制成所需型材；

（7）石墨烯銅合金型材通過收繞設(shè)備，進行收繞打包；

石墨烯增強銅基復(fù)合材料，配方比例按質(zhì)量百分比計如下：石墨烯0.05%～5%，銀0.05%～0.2%，雜質(zhì)元素總和≤0.05%，其余為銅；

所述雜質(zhì)元素具體如下：鐵≤0.005%，鉍≤0.002%，鋅≤0.003%，汞≤0.01%，鉛≤0.01%，鎘≤0.01%，鉻≤0.01%，磷≤0.003%，硫≤0.005%，氧≤0.003%。

2.如權(quán)利要求1所述石墨烯增強銅基復(fù)合材料噴射成型的方法，其特征是：步驟（1）中工業(yè)純銅的純度為99.90%以上。

3.如權(quán)利要求1所述石墨烯增強銅基復(fù)合材料噴射成型的方法，其特征是：步驟（1）中銅銀合金中銀含量大于3%以上；通過計算控制銅銀合金中的銀元素占最終石墨烯增強銅基復(fù)合材料質(zhì)量比為0.05%～0.2%。

4.如權(quán)利要求1所述石墨烯增強銅基復(fù)合材料噴射成型的方法，其特征是：步驟（2）和（3）中惰性氣體為純度99.99%以上的氮氣或氬氣。

5.如權(quán)利要求1所述石墨烯增強銅基復(fù)合材料噴射成型的方法，其特征是：所述步驟（3）中石墨烯添加裝置的噴嘴設(shè)置在霧化沉積室中下部，使噴散的石墨烯上浮的過程中與步驟（2）霧化的銅合金液滴粘覆。

6.如權(quán)利要求1所述石墨烯增強銅基復(fù)合材料噴射成型的方法，其特征是：所述石墨烯薄片的碳原子厚度不超過8層。