CN101230456A - 一种镀铜石墨复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种镀铜石墨复合材料及制备方法，特别是一种采用化学方法直接在天然鳞片石墨表面镀铜的复合材料及制备方法，具体制造步骤如下：选用一定粒度的天然鳞片石墨粉末，硫酸铜，以及锌粉等化学材料；通过化学置换反应，将硫酸铜中的铜离子镀覆到天然鳞片石墨表面；经清洗后脱水，在有氢气保护下的还原炉中烘干即成。本发明制备出的镀铜石黑粉，铜在石墨表面的分布均匀，界面结合良好，而且具有石墨的润滑性，铜的导电性、延展性和高强度的复合材料。为解决目前用沥青等其他粘接剂来复合铜和石墨的工艺改进开辟了一条新的途径。克服了其电阻高、润滑性差的缺点，而且极易工业化生产。

Description

一种镀铜石墨复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种镀铜石墨复合材料及其制备方法，特别是一种采用化学置换方法在天然鳞片石墨表面镀铜的复合材料及其制备方法。

背景技术

目前，多种材料的复合性能在控制结构的振动与噪音中起了重要的作用，因而也延长了循环载荷或冲击下材料的使用寿命。现有铜与石墨的复合制备基本上用沥青等其他粘接剂来完成的，但电阻率高、易碎，润滑性、导电性差。而且铜、石墨之间分布不均匀，界面结合不良。因此改善铜、石墨的复合性能成为了众多研究的核心问题。国内多家科研所对石墨粉表面镀铜都有研究，但没有形成规范的技术资料，更没有形成切实可行的规模化生产方法，仅停留在实验室的研究中。日本公布的专利文献《特公昭58-9792》有同类型的方法，该文献中讲述了其方法是以浆料的形式还原铜盐，实验表明该方法不适用于工业化生产。

发明内容

本发明的目的在于解决目前铜、石墨复合材料现有技术的缺陷和不足，提供一种采用化学置换方法，使其铜在石墨表面分布均匀，界面结合良好，而且兼具有石墨的润滑性，铜的导电性、延展性和高强度的镀铜石墨复合材料及其制备方法。

本发明的技术方案：一种镀铜石墨复合材料的制备方法，它是以天然鳞片石墨为基料，以高纯硫酸铜为主盐，以高纯锌粉为还原剂，以软质水为溶剂，辅以其它化学原料为添加剂，用化学置换方法在其表面镀铜来获得铜、石墨直接复合的复合材料。具体步骤如下：

(1)选用-100～-200目天然鳞片石墨为基料，高纯硫酸铜为主盐，高纯锌粉为还原剂；其基料、主盐和还原剂三种原料重量比为：1～4∶24～36∶6～9；

(2)用软质水作为高纯硫酸铜的溶剂，其高纯硫酸铜与软质水是按1∶8的比例配制成溶液；

(3)将待镀为天然鳞片石墨分散于已溶于软质水的硫酸铜溶液中，并搅拌均匀于镀槽中。

(4)将还原剂锌粉缓慢加入镀槽中，边加入锌粉边搅拌，反应时间为20～50分钟后，反应温度为5℃～30℃天然鳞片石墨表面就完全镀覆了一层铜；镀铜工艺完成；

(5)将镀铜石墨粉末与镀液分离、脱水；

(6)将脱水后的镀铜石墨粉末反复用清水清洗，直到洗液PH值为6-7时，清洗结束；

(7)将清洗后的镀铜石墨粉末置于有氢气保护的还原炉中，温度升至600度，进行干燥处理干燥后出炉包装成成品；

(8)按上述比例配制的工艺配方完成后产出的镀铜石墨粉末中，其铜的重量百分比为镀铜石墨粉末总重量的51％～90％，天然鳞片石墨的重量百分比为镀铜石墨粉末总重量的10％～49％。

按照上述制备方法得到本发明要求的镀铜石墨复合材料。它是采用基料、主盐和还原剂三种材料，其重量配比为1～4∶24～36∶6～9，镀槽中的制备反应温度为5℃～30℃，反应时间20～50分钟，清洗至清洗液PH值为6～7，采用氢气保护的还原炉进行干燥处理，其干燥温度为600℃而制备得镀铜石墨复合材料。

综上所述，本发明的镀铜石墨复合材料的优点在于，它利用比较简单的化学置换方法制备出镀铜石墨复合材料，使其铜在石墨表面分布均匀，界面结合良好，而且兼具有石墨的润滑性，铜的导电性、延展性和高强度的复合材料。为解决目前用沥青等其他粘接剂来复合铜和石墨的工艺改进开辟了一条新的途径。克服了其电阻率高、润滑性差的缺点。而且极易工业化生产。

具体实施方式

以下用实例对本发明作进一步的说明，将有助于对本发明产品的优点作进一步的理解；

实例1

本实例的镀铜石墨，基料为-200目天然鳞片石墨1kg，软质水50kg，98％硫酸铜6kg为主盐，99％锌粉1.5kg为还原剂，先把硫酸铜溶于软质水中，搅拌溶化后  再加入-200目天然鳞片石墨，搅拌均匀后，再加入还原剂锌粉，40分钟后，天然鳞片石墨表面镀覆了重量比为60％的铜层。再脱水、清洗直到洗液PH值为6～7时，然后采用1～5％明胶水溶液清洗一遍即可；再将清洗后的镀铜石墨粉末置于在氢气保护的还原炉中，温度升至600度，进行干燥处理。出炉包装成成品。制得的镀铜石墨，其铜重量比为镀铜石墨的60％。

实例2

本实例的镀铜石墨，基料为-200目天然鳞片石墨1kg，软质水78kg，98％硫酸铜9.3kg为主盐，99％锌粉2.3kg为还原剂，先把硫酸铜溶于软质水中，搅拌溶化后，再加入-200目天然鳞片石墨，搅拌均匀后，再加入还原剂锌粉，40分钟后，天然鳞片石墨表面镀覆了重量比为70％的铜层。再脱水、清洗直到洗液PH值为6～7时，然后采用1～5％明胶水溶液清洗一遍即可；再将清洗后的镀铜石墨粉末置于在氢气保护的还原炉中，温度升至600度，进行干燥处理。出炉包装成成品。制得的镀铜石墨，其铜重量比为镀铜石墨的70％。

实例3

本实例的镀铜石墨，基料为-200目天然鳞片石墨1kg，软质水130kg，98％硫酸铜16kg为主盐，99％锌粉4kg为还原剂，先把硫酸铜溶于软质水中，搅拌溶化后，再加入-200目天然鳞片石墨，搅拌均匀后，再加入还原剂锌粉，40分钟后，天然鳞片石墨表面镀覆了重量比为80％的铜层。再脱水、清洗直到洗液PH值为6～7时，然后采用1～5％明胶水溶液清洗一遍即可；再将清洗后的镀铜石墨粉末置于在氢气保护的还原炉中，温度升至600度，进行干燥处理。出炉包装成成品。制得的镀铜石墨，其铜重量比为镀铜石墨的80％。

Claims (8)

1.一种镀铜石墨复合材料的制备方法，其特征在于，选用天然鳞片石墨为基料，以高纯硫酸铜为主盐，以高纯锌粉为还原剂，以软质水为熔剂，用化学置换方法在其石墨表面镀铜来获得铜、石墨直接复合的复合材料，其具体步骤如下：

(1)选用-100～-200目天然鳞片石墨为基料，高纯硫酸铜为主盐，高纯锌粉为还原剂，其基料、主盐和还原剂三种材料重量比为1～4∶24～36∶6～9；

(2)用软质水作为高纯硫酸铜的溶剂，高纯硫酸铜与软质水的配比是按1∶8的比例配制成溶液；

(3)将待镀的天然鳞片石墨分散于已溶于软质水的硫酸铜溶液中，并搅拌均匀于镀槽中；

(4)将还原剂锌粉缓慢加入镀槽中，边加入锌粉边搅拌，反应温度为5℃～30℃，反应时间为反应20～50分钟，天然鳞片石墨表面就完全镀覆了一层铜，镀铜工艺完成；

(5)将镀铜石墨粉末与镀液分离、脱水；

(6)将脱水后的镀铜石墨粉末反复用清水清洗，直到洗液PH值为6-7时，然后采用1～5％明胶水溶液清洗一遍即可；

(7)将清洗后的镀铜石墨粉末置于有氢气保护的还原炉中，温度升至600℃，进行干燥处理，出炉包装成成品；

(8)按上述重量比例的制备方法生产产出的镀铜石墨粉末中，铜的重量百分比为镀铜石墨粉末总重量的51％～90％，天然鳞片石墨的重量百分比为镀铜石墨粉末总重量的10％～49％。

2.根据权利要求1所述的方法制备的一种镀铜石墨复合材料。

3.根据权利要求1所述的镀铜石墨复合材料的制备方法，其特征是在于所述的天然鳞片石墨粒度为-100～-200目，含碳量99％以上，天然磷片石墨，硫酸铜和锌粉重量比例为1～4∶24～36∶6～9。

4.根据权利要求1或3所述的镀铜石墨复合材料的制备方法，其特征在于所述的反应温度在5℃～30℃之间。

5.根据权利要求1或4所述的镀铜石墨复合材料的制备方法，其特征在于所述的镀槽中的反应时间为20～50分钟。

6.根据权利要求1所述的镀铜石墨复合材料的制备方法，其特征在于所述的清水清洗至清洗液PH值为6～7。

7.根据权利要求1所述的镀铜石墨复合材料的制备方法，其特征在于所述的还原炉中的干燥温度为600℃。

8.根据权利要求1所述的镀铜石墨复合材料的制备方法，其特征在于所述的还原炉中的保护气体为氢气。