[发明专利]石墨烯增强铜基复合材料及其喷射成型的方法

摘要

本发明涉及一种石墨烯增强铜基复合材料及其喷射成型的方法，属于输电铜导体生产技术领域。其将工业纯铜和铜银合金加入真空电磁感应炉中熔化，得到铜液；将其注入惰性气体喷射雾化装置，通过高压惰性气体将铜液雾化成小液滴，同时在雾化室中喷入石墨烯薄片，石墨烯薄片粘覆在下沉的铜液滴上，形成液态或半熔态的铜/石墨烯混合物，经冷却铸锭，并轧制成型得到石墨烯增强铜基复合材料。本发明中制备方法简单可行，步骤易于操作，制备的产品具备材料材质均匀，结构致密，强度高，耐磨性、导电导热性能好等优点。

主权项

1.石墨烯增强铜基复合材料喷射成型的方法，其特征是步骤为：将工业纯铜和铜银合金加入真空电磁感应炉中熔化，得到铜液；将铜液注入惰性气体喷射雾化装置，通过高压惰性气体将铜液雾化成小液滴，同时在雾化室中喷入石墨烯薄片，石墨烯薄片粘覆在下沉的铜液滴上，形成液态或半熔态的铜/石墨烯混合物，冷却铸锭、轧制成型得到石墨烯增强铜基复合材料；具体步骤如下：（1）将工业纯铜和铜银合金加入真空电磁感应炉中熔化，铜液温度控制在1410～1450℃，将熔化好的铜合金液注入惰性气体喷射雾化装置，温度调节至1380～1420℃；（2）开启喷射雾化装置的喷枪，通入压力1～1.5MPa的惰性气体，将铜合金液通过喷枪雾化，控制喷枪中铜合金液流量与惰性气体的流量比，通过喷嘴的铜合金液流量为200~250克/秒，惰性气体流量为1400~1600立方毫米/秒，使铜合金液滴直径在10‑100μm；（3）待液滴雾化调整合适后，开启石墨烯添加装置，根据石墨烯增强铜基复合材料的石墨烯含量比例要求，根据铜合金液流量连续定量的注入石墨烯片，石墨烯薄片通过压力100～150KPa的惰性气体，通过喷嘴将石墨烯薄片喷散到雾化沉积室内；石墨烯薄片注入量与铜合金液雾化流量速度匹配，控制石墨烯增强铜基复合材料的石墨烯的质量百分比在0.05%～5%之间；（4）漂浮的石墨烯薄片粘覆在下沉的铜合金液滴上，沉积到沉积室底部的圆锥形漏斗中，形成液态或半熔态的铜/石墨烯混合物，铜/石墨烯混合物通过圆锥形漏斗注入铸锭成型装置；（5）开启铸锭成型装置，调节好冷却系统，使连续铸锭的温度控制在780～870℃之间；（6）将石墨烯铜合金铸锭引入辊轧设备，连续轧制成所需型材；（7）石墨烯铜合金型材通过收绕设备，进行收绕打包；石墨烯增强铜基复合材料，配方比例按质量百分比计如下：石墨烯0.05%～5%，银0.05%～0.2%，杂质元素总和≤0.05%，其余为铜；所述杂质元素具体如下：铁≤0.005%，铋≤0.002%，锌≤0.003%，汞≤0.01%，铅≤0.01%，镉≤0.01%，铬≤0.01%，磷≤0.003%，硫≤0.005%，氧≤0.003%。