[发明专利]一种石墨烯铜包铝合金扁线及其制备方法

说明书

本发明涉及导电材料技术领域，公开了一种石墨烯铜包铝合金扁线及其制备方法，该扁线由石墨烯铝合金芯线以及包覆于其表面的铜层组成；所述石墨烯铜包铝合金扁线的宽度为4‑20mm，厚度为2‑4mm，宽厚比为2:1‑7:1；所述石墨烯铝合金芯线中含有铝97‑98wt%，含有导电石墨烯粉0.8‑1.8wt%。本发明的石墨烯铜包铝合金扁线成本低、导电性能好、抗拉强度高、延展性好。

技术领域

本发明涉及导电材料技术领域，尤其涉及一种石墨烯铜包铝合金扁线及其制备方法。

背景技术

铜是目前应用最为广泛的导电材料，大多数的导线为主要为铜材质。但是我国属于贫铜富铝的国家，铜矿资源75％依靠进口，因此国家大力倡导研发新型铜铝复合材料，以此来降低我国对于铜材的消耗，达到‘以铝节铜’的战略目的。

例如申请号为CN200810057667.X的中国专利公开了一种铜包铝复合扁线及其制备方法，铜包铝复合扁线由芯层铝及包覆层铜复合而成，铜包覆层面积比例为15％～40％，其制备步骤为：采用水平连铸直接复合成形铜包铝复合坯料；将铜包铝坯料根据需要进行多道次孔型轧制和/或多道次拉拔，采用轧制速度3～60m/min，单道次相对压下量20％～40％，或采用拉拔速度2～30m/min，单道次断面缩减率10％～25％；当多道次加工，铜包铝复合材料总断面缩减率达到75％～95％时，对铜包铝复合材料进行低温中间退火，退火温度为200～450℃，退火时间为0.5～2h；对退火后的坯料继续进行进一步轧制或拉拔，制成所需断面形状和尺寸铜包铝复合扁线。

为了进一步提升铜包铝导电芯线的综合性能，现有技术中还在导电芯线中添加了稀土、镁等元素。但同时是这也会产生芯线机械性能下降，电阻率增大等技术问题。在研制新型变压器、节能母线槽、高低压开关柜时对铜包铝导电芯线提出了新的要求，传统的铜包铝导电芯线的抗拉强度及电阻率无法满足要求，造成新型变压器、节能母线槽、高低压开关柜的抗冲击能力无法满足设计要求，故针对市场需要，有必要开发出一款成本低、导电芯线机械性能好、电阻率低的导线材料。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种石墨烯铜包铝合金扁线及其制备方法，本发明的石墨烯铜包铝合金扁线成本低、导电性能好、抗拉强度高、延展性好。

本发明的具体技术方案为：一种石墨烯铜包铝合金扁线，由石墨烯铝合金芯线以及包覆于其表面的铜层组成；所述石墨烯铜包铝合金扁线的宽度为4-20mm，厚度为2-4mm，宽厚比为2∶1-7∶1；所述石墨烯铝合金芯线中含有铝97-98wt％，含有导电石墨烯粉0.8-1.8wt％，余量为杂质。

本发明采用上述配方制造石墨烯铜包铝合金母线扁线，可用于变压器、节能母线槽、高低压开关、柜控制柜和各类电器件的绕组上。

本发明团队通过研究发现，石墨烯是铝、镁、锌、铜等有色金属良好的净化剂、细化剂和合金剂，一般只需加入千分之几，就能起到消除有害杂质的影响，细化晶粒并产生合金化的作用，从而提高材料的加工和使用性能。

在本发明中，石墨烯的作用是：

1、导电石墨烯粉具有完美的二维晶体结构，它的晶格是有六个碳原子围成的六边形，厚度为一个原子层。石墨烯具有优异的力学性能，其硬度比最好的钢铁强100倍，甚至还要超过钻石。

2、石墨烯具有出色的电学性能，在石墨烯中，每个碳原子都有一个未成键的p电子，这些p电子可以在晶体中自由移动，且电子的运动速度达到了光速的1/300，远远超过了电子在一般导体中的运动速度，赋予了石墨烯超好的导电性，在室温状况，传递电子的速度比已知的导体都快。常温下其电子迁移率超过15000Cm²/v.s，又比纳米碳管或硅晶体高，而电阻率只约10-6Ω.cm，比铜或银更低，为世上电阻率最小的材料。

本发明将导电石墨烯粉与铝进行复合，导电石墨烯粉吸附性高、活化性高、易分散、与铝合金相容性好。