[发明专利]一种高耐磨铜基石墨烯铜基复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高耐磨铜基石墨烯铜基复合材料，其原料按重量份包括以下组分：硼粉15‑30质量份、铍粉10‑25质量份、钛粉10‑25质量份、锡粉5‑15质量份、铜基粉末60‑70质量份、铬粉4‑9质量份、铁粉10‑15质量份、镁粉3‑8质量份、氮化硼20‑30质量份、强化相15‑25质量份和氧化石墨烯水溶液100‑300质量份，本高耐磨铜基石墨烯铜基复合材料及其制备方法，制备方法简单，提高复合材料的耐磨性，不会影响其导电性能。

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，具体为一种高耐磨铜基石墨烯铜基复合材料及其制备方法。

背景技术

铜和铜合金是传统的高导电、导热材料，在机械、电工电子和航空航天等众多行业有着极为广泛的用途，比如电车及电力火车架空导线、大容量触头开关、电阻焊电极、电触头、电刷、集成电路引线框架等。但随着机械、电子、航空航天等工业的迅速发展，迫切需要开发价格低廉的具有优良导电性、导热性，且又具有高强度的耐磨稳定的铜基合金材料。

石墨烯由于其优异的机械性能、电学性能和热学性能，一经发现就成为了各个领域研究的热门材料，在众多领域内有着巨大的应用潜力。由于石墨烯的优良性能，科研人员考虑到把石墨烯作为增强体加入到铜及铜合金基体中，改善其材料性能。

但是现有的一些石墨烯铜基复合材料制备方法较为复杂，并且耐磨性不好，容易影响其导电性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种高耐磨铜基石墨烯铜基复合材料及其制备方法，制备方法简单，提高复合材料的耐磨性，不会影响其导电性能，可以有效解决背景技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高耐磨铜基石墨烯铜基复合材料，其原料按重量份包括以下组分：硼粉15-30质量份、铍粉10-25质量份、钛粉10-25质量份、锡粉5-15质量份、铜基粉末60-70质量份、铬粉4-9质量份、铁粉10-15质量份、镁粉3-8质量份、氮化硼20-30质量份、强化相15-25质量份和氧化石墨烯水溶液100-300质量份。

作为本发明的一种优选技术方案，所述铜基粉末为锡青铜粉末。

作为本发明的一种优选技术方案，所述在缓慢电动搅拌情况下，将浓硫酸加入膨胀石墨中，加快电动搅拌速度，逐渐加入高锰酸钾，水浴升温至65℃并保温4h后至混合物变为墨绿色，停止电动搅拌，将墨绿色混合物倒入冰水混合物中冷却至室温，加入双氧水至金黄色，静至24h，加入盐酸和蒸馏水，以9500r/min的转速离心分离，多次加入蒸馏水并离心至离心上清液pH值为6，所获得离心下浊液即为氧化石墨烯水溶液。

一种高耐磨铜基石墨烯铜基复合材料的制备方法，包括以下步骤：

1)将铬粉、铁粉、氮化硼和强化相粉末球磨混匀，加水混合，练泥，得到泥料；

2)将氮化硼和强化相粉末所混合的泥料干燥，在800～1100℃保温焙烧完全，得到焙烧料；

3)将焙烧料球磨粉碎，与铜基粉末混合，并且在混合后的粉末中加入硼粉、铍粉、钛粉、锡粉和镁粉，使其充分混合；

4)在混合好的料粉中放入氧化石墨烯水溶液，进行搅拌混合；

5)将混合后的粉料置于模具中，冷压成型，得到压坯；

6)将压坯升温至500～600℃预烧，之后升温至800～950℃焙烧，冷却后得到初烧结体；

7)将初烧结体复压，800～950℃下复烧完全，得到型材。

作为本发明的一种优选技术方案，所述焙烧、预烧和复烧均在还原性气体保护下进行，还原性气体为H₂。