[发明专利]一种金属包覆的石墨烯增强金属基复合材料的制备方法

说明书

本发明公开一种金属包覆的石墨烯增强金属基复合材料的制备方法，制备方法包含以下步骤：先将粉末状的石墨烯原位还原包覆金属，得到金属包覆的石墨烯复合粉末，再将金属包覆的石墨烯复合粉末与金属粉末进行球磨混粉，制得金属包覆的石墨烯/金属混合粉末；采用粉末冶金温压工艺，对金属包覆的石墨烯/金属混合粉末进行温压成型，烧结，采用挤压、锻压和轧制等工艺进行复合材料加工成型制得。本发明通过在石墨烯表面进行金属化改性，改善与金属基体的润湿性，有利分散于金属基体中作为增强体，从而提高金属的力学性能，制备方法简单，有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种金属包覆的石墨烯增强金属基复合材料的制备方法，属于复合材料的制备技术领域。。

技术背景

随着航空航天和汽车制造技术的不断发展，轻质，高强金属基复合材料得到了广泛的关注和研究。碳纳米材料作为具有优异的力学、电学、热学性能的轻质材料，近年来也被广泛应用于金属基复合材料、催化、能源等领域。其中，石墨烯是近年被发现和合成的一种新型二维平面碳质纳米材料，具有无与伦比的高电子迁移率(～200000cm²/V·s)、热导率(～5000W/m·K)、杨氏模量(1100GPa)和断裂强度(125GPa)，表现出优异的导电、导热和力学特性。所以石墨烯有望成为未来复合材料中最理想的填料或增强体，也是目前金属基复合材料领域最受关注的材料。但石墨烯与金属基体之间存在巨大的性质差异，石墨烯自身聚集的倾向严重，很难实现界面结合和均匀分散。因此，迄今为止，有关石墨烯增强金属基复合材料的研究报道还非常少。

为解决以上问题，如如中国专利公开号CN 106670501 A，发明名称为“一种石墨烯-金属基复合粉体的制备方法”，将硝酸银或硫酸铜倒入分散液中，在水浴搅拌下并加入水合肼反应，得到石墨烯负载金属复合粉体。如中国专利公开号CN 104032154 A，发明名称为“一种石墨烯/金属基复合材料的制备方法”，将还原石墨烯或放电等离子体烧结法制备的高质量石墨烯与纳米金属粉加入到乙醇溶液中，，超声混合，形成混合物，将混合物球磨，干燥，烧结，得石墨烯/金属基复合材料，但上述两种方法还原处理时加入的水合肼有很大的毒性，对环境产生很大污染。如中国专利公开号CN 106480434 A，发明名称为“一种化学镀石墨烯及其制备方法以及一种金属基复合材料”，采用化学镀的方法在石墨烯表面镀上一层镍或铜，来对石墨烯进行金属化改性，但化学镀使用的镀液中需要加入还原剂，络合剂，缓冲剂，稳定剂，加速剂和其他的添加剂，成本较高，会产生环境污染。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于解决碳纳米管表面与金属基体之间的界面结合较差的问题，提供一种在碳纳米管表面原位还原包覆金属，再与金属复合从而制得一种金属包覆的碳纳米管增强金属基复合材料的制备方法。

本发明通过以下技术方案实现：

一种金属包覆的石墨烯增强金属基复合材料的制备方法，该制备方法按以下步骤进行：

a将粉末状的石墨烯表面原位还原包覆金属，得到金属包覆的石墨烯复合粉末；

b将金属包覆的石墨烯复合粉末与金属粉末进行球磨混粉，制得金属包覆的石墨烯复合粉末/金属混合粉末；

c采用粉末冶金温压工艺，对金属包覆的石墨烯/金属混合粉末进行温压成型，烧结，采用挤压、锻压和轧制等工艺进行复合材料加工成型，制得所述的金属包覆的石墨烯增强金属基复合材料；

所述的石墨烯表面原位还原包覆金属包括以下步骤:

a将粉末状的石墨烯压片，其中片的厚度为0.01-0.1cm；

b将步骤a中压好的片作为电极材料，组装成电池，放电到1.5-0.001V；

所述的电池为锂、钠离子电池中的一种，分别以金属锂、钠为负极，分别以1mol/L的六氟磷酸锂、六氟磷酸钠的碳酸乙烯酯溶液为电解液；