[發明專利]一種鍍銅石墨烯鋁基復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202011229024.6
• 申請日: 2020-11-06
• 公開（公告）號: CN112281012B
• 公開（公告）日: 2022-10-28
• 發明（設計）人: 鄒愛華;蘇玉琴;徐曉梅;康志兵;林路賀
• 申請（專利權）人: 南昌航空大學
• 主分類號: C22C1/05
• 分類號: C22C1/05;C22C1/10;C22C21/00;C23C18/40
• 代理公司: 蘇州攜智匯佳專利代理事務所(普通合伙) 32278
• 代理人: 溫明霞

本發明提供了一種鍍銅石墨烯鋁基復合材料及其制備方法，所述方法包括以下步驟：S1：將石墨烯粉末表面進行溶液法鍍銅處理，制備得到鍍銅石墨烯粉末；S2：采用靜電自組裝法將步驟S1制備得到的鍍銅石墨烯粉末和鋁粉進行混合，制備得到鍍銅石墨烯鋁復合粉體；S3：采用放電等離子燒結工藝對步驟S2制備得到的鍍銅石墨烯鋁復合粉體進行燒結，制備得到鍍銅石墨烯鋁基復合材料。本發明采用鍍銅石墨烯作為增強體，銅顆粒可以均勻的包覆在石墨烯的表面，使石墨烯均勻分散在鋁基體中，改善石墨烯和鋁基體的界面結合，提高了復合材料的硬度和耐磨性能。

技術領域

本發明涉及復合材料技術領域，尤其涉及一種鍍銅石墨烯鋁基復合材料及其制備方法。

背景技術

鋁和鋁合金作為目前應用普遍的金屬材料之一，具有比重小、強度低、熔點低；資源多、成本低、抗腐蝕性能良好、導熱性好等優良特性，使得鋁及鋁合金作為基體在金屬基復合材料中得到廣泛關注。鋁基復合材料的整體性能優異，因高強度、高耐磨性、尺寸穩定性較佳等在航空航天、慣性導航、紅外探測等領域的應用顯著增多，鋁基復合材料的增強體通常為碳化硅、碳纖維、氧化鋁等。自2004年石墨烯被發現以后，石墨烯的高導熱率、結構穩定、力學性能優異被認為是理想的金屬基復合材料增強體。石墨烯作為增強體被廣泛應用于樹脂基復合材料、陶瓷復合材料，對于石墨烯增強鋁基復合材料的相關研究不多。

石墨烯增強鋁基復合材料的制備和性能研究，目前存在兩個難題，當石墨烯加入到鋁基體中，如何改善石墨烯的分散性；石墨烯和基體之間的潤濕性差。這兩個難題阻礙了石墨烯在鋁基體中發揮更大的優勢，因此獲得高質量的石墨烯增強鋁基復合材料工藝難度較大。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明第一方面提供了一種鍍銅石墨烯鋁基復合材料的制備方法，包括以下步驟：

S1：將石墨烯粉末表面進行溶液法鍍銅處理，制備得到鍍銅石墨烯粉末；

S2：采用靜電自組裝法將步驟S1制備得到的鍍銅石墨烯粉末和鋁粉進行混合，制備得到鍍銅石墨烯鋁復合粉體；

S3：采用放電等離子燒結工藝對步驟S2制備得到的鍍銅石墨烯鋁復合粉體進行燒結，制備得到鍍銅石墨烯鋁基復合材料。

其中，步驟S1中所述溶液法鍍銅處理進一步包括以下步驟：

(1)將石墨烯粉末放入90～100℃的堿性溶液中磁力攪拌20～40min，洗滌，抽濾，干燥，得到堿洗后的石墨烯粉末；

(2)將步驟(1)堿洗后的石墨烯粉末放入酸性溶液中浸泡5～15min，洗滌，抽濾，干燥，得到去除雜質后的石墨烯粉末；

(3)將步驟(2)酸洗后的石墨烯粉末置于鍍液中進行化學鍍銅，待鍍銅完成后進行洗滌，抽濾，干燥，得到鍍銅石墨烯粉末；

(4)將步驟(3)得到的鍍銅石墨烯粉末置于鈍化溶液中浸泡10～20min，洗滌，抽濾，烘干，得到鈍化后的鍍銅石墨烯粉末。

其中，步驟(1)中所述堿性溶液通過以下方法制備得到：將30～60g氫氧化鈉溶于500ml蒸餾水中，制備得到氫氧化鈉溶液。

其中，步驟(2)中所述酸性溶液通過以下方法制備得到：將20～50ml硝酸加入500ml蒸餾水中，制備得到硝酸溶液。

其中，步驟(3)中所述鍍液通過以下方法制備得到：將5～10g五水硫酸銅加入到100ml蒸餾水中配成溶液A，再將15～25g乙二胺四乙酸二鈉加入到100ml蒸餾水中配成溶液B，將B溶液加入A溶液中，升溫至70～80℃保溫20～30min，滴加濃度為15～20％的氫氧化鈉溶液至溶液澄清，再加入5～15ml甲醛溶液，0.02～0.04g二二聯吡啶，混合均勻，制備得到鍍液。

其中，步驟(4)中所述鈍化溶液通過以下方法制備得到：將10～20g乙二胺四乙酸二鈉加入300ml蒸餾水中，制備得到鈍化溶液。