CN105603245A - 一种搭载过渡金属氧化物的石墨烯增强铜基复合电接触材料及其制备方法 - Google Patents

一种搭载过渡金属氧化物的石墨烯增强铜基复合电接触材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种搭载过渡金属氧化物的石墨烯增强铜基复合电接触材料及其制备方法，本发明涉及石墨烯增强铜基复合电接触材料及其制备方法。本发明是要解决现有的石墨烯增强铜基复合材料的耐磨性差、耐电弧烧蚀性差的技术问题。本发明的搭载过渡金属氧化物的石墨烯增强铜基复合电接触材料由搭载有过渡金属氧化物的石墨烯和铜组成，其中过渡金属氧化物为SnO2、ZnO、Fe3O4、CuO、NiO、MnO和Co3O4中的一种或其中几种的混合物。制法：将过渡金属氧化物/石墨烯粉末和铜粉混合均匀，然后进行分散混合，得到混合粉末；混合粉末放入磨具中，压制成坯锭，然后将坯锭真空烧结，即得。可用于制作电触头元件。

Description

一种搭载过渡金属氧化物的石墨烯增强铜基复合电接触材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及石墨烯增强铜基复合电接触材料及其制备方法，属于功能材料技术领域。
背景技术
电接触材料又称电触头，是开关电器、仪器、仪表的重要元件，它承担着接通和断开电流的任务。电接触材料性能的好坏直接影响仪器设备运转的安全性和稳定性。通常要求电触头材料应具有良好的导电、导热性，低而稳定的接触电阻，高的耐损蚀性、抗熔焊性和一定的机械强度。目前，电触头材料主要是银、铜及其合金，最常用的制备方法主要是粉末冶金法和熔炼法。铜基触头因为价格相对低廉应用广泛，但是铜基触头存在导电性与强度难以兼顾、表面易氧化等问题而需要改性，现有的利用石墨烯对铜基电接触材料改性的技术较多，如在2011年哈尔滨工业大学杨帅的硕士论文《少层石墨烯增强铜基复合材料制备和性能研究》以机械剥离法为基础,使用高速球磨机和高剪切均质机制备出了少层石墨烯和纳米铜粉的复合粉体，采用电火花烧结工艺制备出了少层石墨烯增强的铜基复合材料，在维持电导率与普通纯铜在一个数量级的基础上，提高了材料的强度，少层石墨烯增强的铜基复合材料的压缩屈服强度达到476MPa，比普通纯铜高300MPa左右，拉伸屈服强度高于普通纯铜约50MPa。但石墨烯增强的铜基复合材料的耐磨性差、耐电弧烧蚀性差，限制了材料的应用。
发明内容
本发明是要解决现有的石墨烯增强铜基复合材料的耐磨性差、耐电弧烧蚀性差的技术问题，而提供一种搭载过渡金属氧化物的石墨烯增强铜基复合电接触材料及其制备方法。
本发明的搭载过渡金属氧化物的石墨烯增强铜基复合电接触材料按质量百分比由0.1％～3％的搭载有过渡金属氧化物的石墨烯和97.0％～99.9％的铜组成，其中搭载有过渡金属氧化物的石墨烯中的过渡金属氧化物为SnO2、ZnO、Fe3O4、CuO、NiO、MnO和Co3O4中的一种或其中几种的混合物。
上述的搭载过渡金属氧化物的石墨烯增强铜基复合电接触材料的制备方法如下：
一、按质量百分比称取0.1％～3％的过渡金属氧化物/石墨烯粉末和97.0％～99.9％的铜粉并混合均匀，得到初混粉末；
二、将初混粉末利用球磨机进行高能球磨或者利用高剪切均质机进行分散混合，得到混合粉末；
三、将混合粉末放入磨具中，在压力为350～600MPa的条件下保压2～10min，得到坯锭；再将坯锭放入真空烧结炉中，在真空条件下，升温至750～950℃烧结1～3h，得到搭载过渡金属氧化物的石墨烯增强铜基复合电接触材料。
本发明利用搭载过渡金属氧化物的石墨烯增强铜基复合电接触材料，搭载过渡金属氧化物的石墨烯在保证基体铜优良导电性能和力学性能的同时，还提高了其耐磨性和耐电弧烧蚀性。这一方面是由于过渡金属氧化物的搭载增加了复合电接触材料的密度，使石墨烯能够与铜粉混合更加均匀，提高了石墨烯在铜基体内的分散性，另一方面搭载过渡金属氧化物的石墨烯提高了复合电接触材料的耐磨性、熔点和化学稳定性，从而使材料的耐磨性和耐电弧烧蚀性能提高，本发明的方法操作简单，工艺易控。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式的搭载过渡金属氧化物的石墨烯增强铜基复合电接触材料按质量百分比由0.1％～3％的搭载有过渡金属氧化物的石墨烯和97.0％～99.9％的铜组成，其中搭载有过渡金属氧化物的石墨烯中的过渡金属氧化物为SnO2、ZnO、Fe3O4、CuO、NiO、MnO和Co3O4中的一种或其中几种的混合物。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是过渡金属氧化物的粒径为500nm～100μm，石墨烯的厚度为1～10层，且过渡金属氧化物与石墨烯的质量比为(0.5～3)：1。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：具体实施方式一所述的搭载过渡金属氧化物的石墨烯增强铜基复合电接触材料的制备方法如下：
一、按质量百分比称取0.1％～3％的过渡金属氧化物/石墨烯粉末和97.0％～99.9％的铜粉并混合均匀，得到初混粉末；
二、将初混粉末利用球磨机进行高能球磨或者利用高剪切均质机进行分散混合，得到混合粉末；
三、将混合粉末放入磨具中，在压力为350～600MPa的条件下保压2～10min，得到坯锭；再将坯锭放入真空烧结炉中，在真空条件下，升温至750～950℃烧结1～3h，得到搭载过渡金属氧化物的石墨烯增强铜基复合电接触材料。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式三不同的是步骤一中过渡金属氧化物的粒径为500nm～100μm，石墨烯的厚度为1～10层，且过渡金属氧化物与石墨烯的质量比为(0.5～3)：1。其它与具体实施方式三相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式三或四不同的是步骤一中铜粉质量百分比纯度为99.99％，粒度为20～300μm。其它与具体实施方式三或四相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式三至五之一不同的是步骤二中高能球磨为干法高能球磨，其具体操作为：将初混粉末按球料质量比为10：1加入球磨机中，在N2保护下，在转速为150～300r/min的条件下球磨2～6h，得到混合粉末；。其它与具体实施方式三至五之一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式三至六之一不同的是步骤二中高能球磨为湿法高能球磨，其具体操作为：将初混粉末按球料质量比为10：1加入球磨机中，再加入乙醇、丙醇、1,3-丁二醇、异丙醇、丙酮或N-甲基吡咯烷酮为介质，在N2保护下，在转速为150～300r/min的条件下球磨2～6h，取出后在30～90℃的条件下真空烘干，得到混合粉末。其它与具体实施方式三至六之一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式三至七之一不同的是步骤二中高剪切均质机的操作为：按初混粉末与液体工作介质的重量比为1:(1～10000)将初混粉末加入到高剪切均质机中，通入氩气，在转速为100～3000r/min的条件下剪切时间4～72h，得到混合粉末。其它与具体实施方式三至七之一相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式八不同的是高剪切均质机的液体工作介质为乙醇、丙醇、1,3-丁二醇、异丙醇、丙酮或N-甲基吡咯烷酮。其它与具体实施方式八相同。
用以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例1：本实施例的搭载过渡金属氧化物的石墨烯增强铜基复合电接触材料的制备方法按以下步骤进行：
一、按质量比1:3的比例将石墨烯和SnCl2·2H2O溶于体积百分浓度为5％的盐酸溶液中，充分搅拌使其溶解后，用微波消解仪在180℃的条件下还原30min，然后用去离子水洗涤至中性，得到SnO2/石墨烯粉末；称取800mgSnO2/石墨烯粉末和40g的铜粉并混合均匀，得到初混粉末；其中铜粉纯度为99.99％，粒度为20～300μm；
二、将初混粉末按球料质量比为10：1加入球磨机中，在N2保护下，在转速为150r/min的条件下球磨6h，得到混合粉末；
三、将混合粉末放入磨具中，在压力为450MPa的条件下保压4min，得到坯锭；再将坯锭放入真空烧电阻炉中，在真空条件下，升温至800℃烧结3h，得到搭载SnO2的石墨烯增强铜基复合电接触材料。
按以下步骤制备作为对比的石墨烯增强铜基复合材料：
一、称取800mg石墨烯粉末和40g的铜粉并混合均匀，得到初混粉末；其中铜粉纯度为99.99％，粒度为20～300μm；
二、将初混粉末按球料质量比为10：1加入球磨机中，在N2保护下，在转速为150r/min的条件下球磨6h，得到混合粉末；
三、将混合粉末放入磨具中，在压力为450MPa的条件下保压4min，得到坯锭；再将坯锭放入真空烧电阻炉中，在真空条件下，升温至800℃烧结3h，得到石墨烯增强铜基复合材料。
本实施例制备的搭载SnO2的石墨烯增强铜基复合电接触材料的密度为8.1837g/cm3，电导率为26.70Ms/m，布氏硬度HBW为166。
将本实施例制备的搭载SnO2的石墨烯增强铜基复合电接触材料和作为对比的石墨烯增强铜基复合材料同时进行耐磨性测试，结果为，搭载SnO2的石墨烯增强铜基复合电接触材料的耐磨性较石墨烯/铜复合材料提高5％。
将本实施例制备的搭载SnO2的石墨烯增强铜基复合电接触材料和作为对比的石墨烯增强铜基复合材料分别制成电触头，通过快速试验开关检测其耐烧蚀程度，搭载SnO2的石墨烯增强铜基复合电接触材料在分断50次内电触头产生一定烧损，但比石墨烯增强铜基复合材料降低11％。
实施例2：本实施例的搭载过渡金属氧化物的石墨烯增强铜基复合电接触材料的制备方法按以下步骤进行：
一、按质量比1:3的比例将石墨烯和SnCl2·2H2O溶于体积百分浓度为5％的盐酸溶液中，充分搅拌使其溶解后，用微波消解仪在180℃的条件下还原30min，然后用去离子水洗涤至中性，得到SnO2/石墨烯粉末；称取400mgSnO2/石墨烯粉末和40g的铜粉并混合均匀，得到初混粉末；其中铜粉纯度为99.99％，粒度为20～300μm；
二、将初混粉末按球料质量比为10：1加入球磨机中，再加入800ml异丙醇为介质，在N2保护下，在转速为300r/min的条件下球磨4h，取出后在90℃的条件下真空烘干，得到混合粉末；
三、将混合粉末放入磨具中，在压力为550MPa的条件下保压5min，得到坯锭；再将坯锭放入真空烧电阻炉中，在真空条件下，升温至950℃烧结1.5h，得到搭载SnO2的石墨烯增强铜基复合电接触材料。
按以下步骤制备作为对比的石墨烯增强铜基复合材料：
一、称取400mg石墨烯粉末和40g的铜粉并混合均匀，得到初混粉末；其中铜粉纯度为99.99％，粒度为20～300μm；
二、将初混粉末按球料质量比为10：1加入球磨机中，再加入800ml异丙醇为介质，在N2保护下，在转速为300r/min的条件下球磨4h，取出后在90℃的条件下真空烘干，得到混合粉末；
三、将混合粉末放入磨具中，在压力为550MPa的条件下保压5min，得到坯锭；再将坯锭放入真空烧电阻炉中，在真空条件下，升温至950℃烧结1.5h，得到石墨烯增强铜基复合材料。
本实施例制备的搭载SnO2的石墨烯增强铜基复合电接触材料的密度为7.9857g/cm3，电导率为24.75Ms/m，布氏硬度HBW为155。
将本实施例制备的搭载SnO2的石墨烯增强铜基复合电接触材料和作为对比的石墨烯增强铜基复合材料同时进行耐磨性测试，结果为，搭载SnO2的石墨烯增强铜基复合电接触材料的耐磨性较石墨烯增强铜基复合材料提高11％。
将本实施例制备的搭载SnO2的石墨烯增强铜基复合电接触材料和作为对比的石墨烯增强铜基复合材料分别制成电触头，通过快速试验开关检测其耐烧蚀程度，搭载SnO2的石墨烯增强铜基复合电接触材料在分断50次内电触头产生一定烧损，但比石墨烯增强铜基复合材料降低8％。
实施例3：本实施例的搭载过渡金属氧化物的石墨烯增强铜基复合电接触材料的制备方法按以下步骤进行：
一、按质量比1:3的比例将石墨烯和SnCl2·2H2O溶于体积百分浓度为5％的盐酸溶液中，充分搅拌使其溶解后，用微波消解仪在180℃的条件下还原30min，然后用去离子水洗涤至中性，得到SnO2/石墨烯粉末；称取600mgSnO2/石墨烯粉末和20g的铜粉并混合均匀，得到初混粉末；其中铜粉纯度为99.99％，粒度为20～300μm；
二、将初混粉末按球料质量比为10：1加入烧杯中，再加入500ml异丙醇为介质，在N2保护下，利用高剪切均质机在转速2000r/min的条件下剪切分散6h，然后在100℃的条件下烘干1小时，得到混合粉末；
三、将混合粉末放入磨具中，在压力为550MPa的条件下保压5min，得到坯锭；再将坯锭放入真空烧电阻炉中，在真空条件下，升温至750℃烧结3h，得到搭载SnO2的石墨烯增强铜基复合电接触材料。
按以下步骤制备作为对比的石墨烯增强铜基复合材料：
一、称取600mg石墨烯粉末和20g的铜粉并混合均匀，得到初混粉末；其中铜粉纯度为99.99％，粒度为20～300μm；
二、将初混粉末按球料质量比为10：1加入烧杯中，再加入500ml异丙醇为介质，在N2保护下，利用高剪切均质机在转速2000r/min的条件下剪切分散6h，然后在100℃的条件下烘干1小时，得到混合粉末；
三、将混合粉末放入磨具中，在压力为550MPa的条件下保压5min，得到坯锭；再将坯锭放入真空烧电阻炉中，在真空条件下，升温至750℃烧结3h，得到石墨烯增强铜基复合材料。
本实施例制备的搭载SnO2的石墨烯增强铜基复合电接触材料的密度为8.2427g/cm3，电导率为23.12Ms/m，布氏硬度HBW为160。
将本实施例制备的搭载SnO2的石墨烯增强铜基复合电接触材料和作为对比的石墨烯增强铜基复合材料同时进行耐磨性测试，结果为，搭载SnO2的石墨烯增强铜基复合电接触材料的耐磨性较石墨烯增强铜基复合材料提高8％。
将本实施例制备的搭载SnO2的石墨烯增强铜基复合电接触材料和作为对比的石墨烯增强铜基复合材料分别制成电触头，通过快速试验开关检测其耐烧蚀程度，搭载SnO2的石墨烯增强铜基复合电接触材料在分断50次内电触头产生一定烧损，但比石墨烯增强铜基复合材料降低13％。
实施例4：本实施例的搭载过渡金属氧化物的石墨烯增强铜基复合电接触材料的制备方法按以下步骤进行：
一、按质量比1:3的比例将石墨烯和SnCl2·2H2O溶于体积百分浓度为5％的盐酸溶液中，充分搅拌使其溶解后，用微波消解仪在180℃的条件下还原30min，然后用去离子水洗涤至中性，得到SnO2/石墨烯粉末；称取800mgSnO2/石墨烯粉末和40g的铜粉并混合均匀，得到初混粉末；其中铜粉纯度为99.99％，粒度为20～300μm；
二、将初混粉末按球料质量比为10：1加入球磨罐中，在N2保护下，在转速为200r/min的条件下球磨5h，得到混合粉末；
三、将混合粉末放入磨具中，在压力为500MPa的条件下保压3min，得到坯锭；再将坯锭放入真空烧电阻炉中，在真空条件下，升温至850℃烧结2h，得到搭载SnO2的石墨烯增强铜基复合电接触材料。
四、称取800mg石墨烯粉末和40g的铜粉并混合均匀，得到初混粉末；其中铜粉纯度为99.99％，粒度为20～300μm；
按以下步骤制备作为对比的石墨烯增强铜基复合材料：
一、将初混粉末按球料质量比为10：1加入球磨罐中，在N2保护下，在转速为200r/min的条件下球磨5h，得到混合粉末；
二、将混合粉末放入磨具中，在压力为500MPa的条件下保压3min，得到坯锭；再将坯锭放入真空烧电阻炉中，在真空条件下，升温至850℃烧结2h，得到石墨烯增强铜基复合材料。
本实施例制备的搭载SnO2的石墨烯增强铜基复合电接触材料的密度为8.0432g/cm3，电导率为27.69Ms/m，布氏硬度HBW为158。
将本实施例制备的搭载SnO2的石墨烯增强铜基复合电接触材料和作为对比的石墨烯增强铜基复合材料同时进行耐磨性测试，结果为，搭载SnO2的石墨烯增强铜基复合电接触材料的耐磨性较石墨烯增强铜基复合材料提高15％。
将本实施例制备的搭载SnO2的石墨烯增强铜基复合电接触材料和作为对比的石墨烯增强铜基复合材料分别制成电触头，通过快速试验开关检测其耐烧蚀程度，搭载SnO2的石墨烯增强铜基复合电接触材料在分断50次内电触头产生一定烧损，但比石墨烯增强铜基复合材料降低15％。
实施例5：本实施例的搭载过渡金属氧化物的石墨烯增强铜基复合电接触材料的制备方法按以下步骤进行：
一、按质量比1:3的比例将石墨烯和ZnCl2溶于体积百分浓度为5％的盐酸溶液中，充分搅拌使其溶解后，用微波消解仪在180℃的条件下还原30min，然后用去离子水洗涤至中性，得到ZnO/石墨烯粉末；称取800mgZnO/石墨烯粉末和40g的铜粉并混合均匀，得到初混粉末；其中铜粉纯度为99.99％，粒度为20～300μm；
二、将初混粉末按球料质量比为10：1加入球磨罐中，在N2保护下，在转速为150r/min的条件下球磨4h，得到混合粉末；
三、将混合粉末放入磨具中，在压力为450MPa的条件下保压5min，得到坯锭；再将坯锭放入真空烧电阻炉中，在真空条件下，升温至750℃烧结2h，得到搭载ZnO的石墨烯增强铜基复合电接触材料。
按以下步骤制备作为对比的石墨烯增强铜基复合材料：
一、称取800mg石墨烯粉末和40g的铜粉并混合均匀，得到初混粉末；其中铜粉纯度为99.99％，粒度为20～300μm；
二、将初混粉末按球料质量比为10：1加入球磨罐中，在N2保护下，在转速为150r/min的条件下球磨4h，得到混合粉末；
三、将混合粉末放入磨具中，在压力为450MPa的条件下保压5min，得到坯锭；再将坯锭放入真空烧电阻炉中，在真空条件下，升温至750℃烧结2h，得到石墨烯增强铜基复合材料。
本实施例制备的搭载ZnO的石墨烯增强铜基复合电接触材料的密度为7.9183g/cm3，电导率为25.79Ms/m，布氏硬度HBW为148。将本实施例制备的搭载ZnO的石墨烯增强铜基复合电接触材料和作为对比的石墨烯增强铜基复合材料同时进行耐磨性测试，结果为，搭载ZnO的石墨烯增强铜基复合电接触材料的耐磨性较石墨烯增强铜基复合材料提高15％。
将本实施例制备的搭载ZnO的石墨烯增强铜基复合电接触材料和作为对比的石墨烯增强铜基复合材料分别制成电触头，通过快速试验开关检测其耐烧蚀程度，搭载ZnO的石墨烯增强铜基复合电接触材料在分断50次内电触头产生一定烧损，但比石墨烯增强铜基复合材料降低15％。
实施例6：本实施例的搭载过渡金属氧化物的石墨烯增强铜基复合电接触材料的制备方法按以下步骤进行：
一、按质量比1:3的比例将石墨烯和NiCl2·6H2O溶于体积百分浓度为5％的盐酸溶液中，充分搅拌使其溶解后，用微波消解仪在180℃的条件下还原30min，然后用去离子水洗涤至中性，得到NiO/石墨烯粉末；称取400mgNiO/石墨烯粉末和40g的铜粉并混合均匀，得到初混粉末；其中铜粉纯度为99.99％，粒度为20～300μm；
二、将初混粉末按球料质量比为10：1加入球磨机中，再加入500ml1，3-丁二醇为介质，在N2保护下，在转速为250r/min的条件下球磨5h，取出后在90℃的条件下真空烘干，得到混合粉末；
三、将混合粉末放入磨具中，在压力为500MPa的条件下保压4min，得到坯锭；再将坯锭放入真空烧电阻炉中，在真空条件下，升温至900℃烧结1.5h，得到搭载NiO的石墨烯增强铜基复合电接触材料。
按以下步骤制备作为对比的石墨烯增强铜基复合材料：
一、称取400mg石墨烯粉末和40g的铜粉并混合均匀，得到初混粉末；其中铜粉纯度为99.99％，粒度为20～300μm；
二、将初混粉末按球料质量比为10：1加入球磨机中，再加入500ml1，3-丁二醇为介质，在N2保护下，在转速为250r/min的条件下球磨5h，取出后在90℃的条件下真空烘干，得到混合粉末；
三、将混合粉末放入磨具中，在压力为500MPa的条件下保压4min，得到坯锭；再将坯锭放入真空烧电阻炉中，在真空条件下，升温至900℃烧结1.5h，得到石墨烯增强铜基复合材料。
本实施例制备的搭载NiO的石墨烯增强铜基复合电接触材料的密度为7.9931g/cm3，电导率为23.17Ms/m，布氏硬度HBW为156。
将本实施例制备的搭载NiO的石墨烯增强铜基复合电接触材料和作为对比的石墨烯增强铜基复合材料同时进行耐磨性测试，结果为，搭载NiO的石墨烯增强铜基复合电接触材料的耐磨性较石墨烯增强铜基复合材料提高6％。
将本实施例制备的搭载NiO的石墨烯增强铜基复合电接触材料和作为对比的石墨烯增强铜基复合材料分别制成电触头，通过快速试验开关检测其耐烧蚀程度，搭载NiO的石墨烯增强铜基复合电接触材料在分断50次内电触头产生一定烧损，但比石墨烯增强铜基复合材料降低16％。
实施例7：本实施例的搭载过渡金属氧化物的石墨烯增强铜基复合电接触材料的制备方法按以下步骤进行：
一、按质量比1:3的比例将石墨烯和(SnCl2·2H2O+NiCl2·6H2O)溶于体积百分浓度为5％的盐酸溶液中，充分搅拌使其溶解后，用微波消解仪在180℃的条件下还原30min，然后用去离子水洗涤至中性，得到(SnO2+NiO)/石墨烯粉末；称取600mg(SnO2+NiO)/石墨烯粉末和40g的铜粉并混合均匀，得到初混粉末；其中铜粉纯度为99.99％，粒度为20～300μm；
二、将初混粉末按球料质量比为10：1加入球磨机中，在N2保护下，在转速为250r/min的条件下球磨5h，得到混合粉末；
三、将混合粉末放入磨具中，在压力为550MPa的条件下保压8min，得到坯锭；再将坯锭放入真空烧电阻炉中，在真空条件下，升温至700℃烧结4h，得到搭载(SnO2+NiO)的石墨烯增强铜基复合电接触材料。
按以下步骤制备作为对比的石墨烯增强铜基复合材料：
一、称取600mg石墨烯粉末和40g的铜粉并混合均匀，得到初混粉末；其中铜粉纯度为99.99％，粒度为20～300μm；
二、将初混粉末按球料质量比为10：1加入球磨机中，在N2保护下，在转速为250r/min的条件下球磨5h，得到混合粉末；
三、将混合粉末放入磨具中，在压力为550MPa的条件下保压8min，得到坯锭；再将坯锭放入真空烧电阻炉中，在真空条件下，升温至700℃烧结4h，得到石墨烯增强铜基复合材料。
本实施例制备的搭载(SnO2+NiO)的石墨烯增强铜基复合电接触材料的密度为8.0126g/cm3，电导率为21.70Ms/m，布氏硬度HBW为162。将本实施例制备的搭载SnO2和NiO的石墨烯增强铜基复合电接触材料和作为对比的石墨烯增强铜基复合材料同时进行耐磨性测试，结果为，搭载SnO2和NiO的石墨烯增强铜基复合电接触材料的耐磨性较石墨烯增强铜基复合材料提高13％。
将本实施例制备的搭载SnO2和NiO的石墨烯增强铜基复合电接触材料和作为对比的石墨烯增强铜基复合材料分别制成电触头，通过快速试验开关检测其耐烧蚀程度，搭载SnO2和NiO的石墨烯增强铜基复合电接触材料在分断50次内电触头产生一定烧损，但比石墨烯增强铜基复合材料降低13％。

Claims (9)

1.一种搭载过渡金属氧化物的石墨烯增强铜基复合电接触材料，其特征在于该材料按质量百分比由0.1％～3％的搭载有过渡金属氧化物的石墨烯和97.0％～99.9％的铜组成，其中搭载有过渡金属氧化物的石墨烯中的过渡金属氧化物为SnO2、ZnO、Fe3O4、CuO、NiO、MnO和Co3O4中的一种或其中几种的混合物。
2.根据权利要求1所述的一种搭载过渡金属氧化物的石墨烯增强铜基复合电接触材料，其特征在于过渡金属氧化物的粒径为500nm～100μm，石墨烯的厚度为1～10层，且过渡金属氧化物与石墨烯的质量比为(0.5～3)：1。
3.一种搭载过渡金属氧化物的石墨烯增强铜基复合电接触材料的制备方法，其特征在于该方法如下：
一、按质量百分比称取0.1％～3％的过渡金属氧化物/石墨烯粉末和97.0％～99.9％的铜粉并混合均匀，得到初混粉末；
二、将初混粉末利用球磨机进行高能球磨或者利用高剪切均质机进行分散混合，得到混合粉末；
三、将混合粉末放入磨具中，在压力为350～600MPa的条件下保压2～10min，得到坯锭；再将坯锭放入真空烧结炉中，在真空条件下，升温至750～950℃烧结1～3h，得到搭载过渡金属氧化物的石墨烯增强铜基复合电接触材料。
4.根据权利要求3所述的一种搭载过渡金属氧化物的石墨烯增强铜基复合电接触材料的制备方法，其特征在于步骤一中过渡金属氧化物的粒径为500nm～100μm，石墨烯的厚度为1～10层，且过渡金属氧化物与石墨烯的质量比为(0.5～3)：1。
5.根据权利要求3或4所述的一种搭载过渡金属氧化物的石墨烯增强铜基复合电接触材料的制备方法，其特征在于步骤一中铜粉质量百分比纯度为99.99％，粒度为20～300μm。
6.根据权利要求3或4所述的一种搭载过渡金属氧化物的石墨烯增强铜基复合电接触材料的制备方法，其特征在于步骤二中高能球磨为干法高能球磨，其具体操作为：将初混粉末按球料质量比为10：1加入球磨机中，在N2保护下，在转速为150～300r/min的条件下球磨2～6h，得到混合粉末。
7.根据权利要求3或4所述的一种搭载过渡金属氧化物的石墨烯增强铜基复合电接触材料的制备方法，其特征在于步骤二中高能球磨为湿法高能球磨，其具体操作为：将初混粉末按球料质量比为10：1加入球磨机中，再加入乙醇、丙醇、1,3-丁二醇、异丙醇、丙酮或N-甲基吡咯烷酮为介质，在N2保护下，在转速为150～300r/min的条件下球磨2～6h，取出后在30～90℃的条件下真空烘干，得到混合粉末。
8.根据权利要求3或4所述的一种搭载过渡金属氧化物的石墨烯增强铜基复合电接触材料的制备方法，其特征在于步骤二中高剪切均质机的操作为：按初混粉末与液体工作介质的重量比为1:(1～10000)将初混粉末加入到高剪切均质机中，通入氩气，在转速为100～3000r/min的条件下剪切时间4～72h，得到混合粉末。
9.根据权利要求8所述的一种搭载过渡金属氧化物的石墨烯增强铜基复合电接触材料的制备方法，其特征在于高剪切均质机的液体工作介质为乙醇、丙醇、1,3-丁二醇、异丙醇、丙酮或N-甲基吡咯烷酮。
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