CN108330312A - 一种金属包覆的石墨烯增强金属基复合材料的制备方法 - Google Patents
一种金属包覆的石墨烯增强金属基复合材料的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108330312A CN108330312A CN201810182200.1A CN201810182200A CN108330312A CN 108330312 A CN108330312 A CN 108330312A CN 201810182200 A CN201810182200 A CN 201810182200A CN 108330312 A CN108330312 A CN 108330312A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- graphene
- powder
- metal
- metallic cover
- preparation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 276
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 242
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 47
- 239000011156 metal matrix composite Substances 0.000 title claims abstract description 25
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 170
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 170
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 148
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 111
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 claims abstract description 72
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 claims abstract description 71
- 238000005056 compaction Methods 0.000 claims abstract description 55
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims abstract description 55
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 44
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 claims abstract description 38
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims abstract description 22
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 20
- 238000005242 forging Methods 0.000 claims abstract description 19
- 238000004663 powder metallurgy Methods 0.000 claims abstract description 19
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims abstract description 19
- 238000005253 cladding Methods 0.000 claims description 71
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 68
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 34
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 34
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 34
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 34
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 26
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 24
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims description 21
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 claims description 20
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 18
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 17
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical group [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 17
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 17
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 17
- -1 sodium hexafluoro phosphate ethylene carbonate ester Chemical class 0.000 claims description 17
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 14
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims description 12
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000010955 niobium Substances 0.000 claims description 10
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 10
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 9
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 9
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 8
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims description 8
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N Sodium cation Chemical compound [Na+] FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims description 7
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims description 6
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 6
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 6
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 3
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 claims description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 2
- 238000009938 salting Methods 0.000 claims description 2
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 claims 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 abstract description 12
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 abstract description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 19
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 17
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 17
- QGHDLJAZIIFENW-UHFFFAOYSA-N 4-[1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-(4-hydroxy-3-prop-2-enylphenyl)propan-2-yl]-2-prop-2-enylphenol Chemical group C1=C(CC=C)C(O)=CC=C1C(C(F)(F)F)(C(F)(F)F)C1=CC=C(O)C(CC=C)=C1 QGHDLJAZIIFENW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 16
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 description 16
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 16
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 16
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 15
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 13
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 13
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 10
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 10
- 229910000861 Mg alloy Inorganic materials 0.000 description 9
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 5
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 3
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000640 Fe alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001021 Ferroalloy Inorganic materials 0.000 description 2
- OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N Hydrazine Chemical compound NN OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001257 Nb alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000002905 metal composite material Substances 0.000 description 2
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 2
- 150000002821 niobium Chemical class 0.000 description 2
- SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N silver(1+) nitrate Chemical compound [Ag+].[O-]N(=O)=O SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- NWZSZGALRFJKBT-KNIFDHDWSA-N (2s)-2,6-diaminohexanoic acid;(2s)-2-hydroxybutanedioic acid Chemical compound OC(=O)[C@@H](O)CC(O)=O.NCCCC[C@H](N)C(O)=O NWZSZGALRFJKBT-KNIFDHDWSA-N 0.000 description 1
- 229910001316 Ag alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000599 Cr alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 239000000872 buffer Substances 0.000 description 1
- 150000001661 cadmium Chemical class 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 150000001844 chromium Chemical class 0.000 description 1
- 150000001868 cobalt Chemical class 0.000 description 1
- 230000000536 complexating effect Effects 0.000 description 1
- 150000001879 copper Chemical class 0.000 description 1
- ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L copper(II) sulfate Chemical compound [Cu+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- IKDUDTNKRLTJSI-UHFFFAOYSA-N hydrazine monohydrate Substances O.NN IKDUDTNKRLTJSI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002505 iron Chemical class 0.000 description 1
- 150000002696 manganese Chemical class 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 150000002815 nickel Chemical class 0.000 description 1
- 150000003057 platinum Chemical class 0.000 description 1
- 229910001961 silver nitrate Inorganic materials 0.000 description 1
- SDKPSXWGRWWLKR-UHFFFAOYSA-M sodium;9,10-dioxoanthracene-1-sulfonate Chemical compound [Na+].O=C1C2=CC=CC=C2C(=O)C2=C1C=CC=C2S(=O)(=O)[O-] SDKPSXWGRWWLKR-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- GGCZERPQGJTIQP-UHFFFAOYSA-N sodium;9,10-dioxoanthracene-2-sulfonic acid Chemical compound [Na+].C1=CC=C2C(=O)C3=CC(S(=O)(=O)O)=CC=C3C(=O)C2=C1 GGCZERPQGJTIQP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
- 150000003608 titanium Chemical class 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
- 150000003754 zirconium Chemical class 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/04—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
- C22C1/05—Mixtures of metal powder with non-metallic powder
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
- B22F1/17—Metallic particles coated with metal
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/10—Sintering only
- B22F3/1017—Multiple heating or additional steps
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/12—Both compacting and sintering
- B22F3/14—Both compacting and sintering simultaneously
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
- C23C18/16—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by reduction or substitution, e.g. electroless plating
- C23C18/31—Coating with metals
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/12—Both compacting and sintering
- B22F3/14—Both compacting and sintering simultaneously
- B22F2003/145—Both compacting and sintering simultaneously by warm compacting, below debindering temperature
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
- B22F2998/10—Processes characterised by the sequence of their steps
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
本发明公开一种金属包覆的石墨烯增强金属基复合材料的制备方法,制备方法包含以下步骤:先将粉末状的石墨烯原位还原包覆金属,得到金属包覆的石墨烯复合粉末,再将金属包覆的石墨烯复合粉末与金属粉末进行球磨混粉,制得金属包覆的石墨烯/金属混合粉末;采用粉末冶金温压工艺,对金属包覆的石墨烯/金属混合粉末进行温压成型,烧结,采用挤压、锻压和轧制等工艺进行复合材料加工成型制得。本发明通过在石墨烯表面进行金属化改性,改善与金属基体的润湿性,有利分散于金属基体中作为增强体,从而提高金属的力学性能,制备方法简单,有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种金属包覆的石墨烯增强金属基复合材料的制备方法,属于复合材料的制备技术领域。。
技术背景
随着航空航天和汽车制造技术的不断发展,轻质,高强金属基复合材料得到了广泛的关注和研究。碳纳米材料作为具有优异的力学、电学、热学性能的轻质材料,近年来也被广泛应用于金属基复合材料、催化、能源等领域。其中,石墨烯是近年被发现和合成的一种新型二维平面碳质纳米材料,具有无与伦比的高电子迁移率(~200000cm2/V·s)、热导率(~5000W/m·K)、杨氏模量(1100GPa)和断裂强度(125GPa),表现出优异的导电、导热和力学特性。所以石墨烯有望成为未来复合材料中最理想的填料或增强体,也是目前金属基复合材料领域最受关注的材料。但石墨烯与金属基体之间存在巨大的性质差异,石墨烯自身聚集的倾向严重,很难实现界面结合和均匀分散。因此,迄今为止,有关石墨烯增强金属基复合材料的研究报道还非常少。
为解决以上问题,如如中国专利公开号CN 106670501 A,发明名称为“一种石墨烯-金属基复合粉体的制备方法”,将硝酸银或硫酸铜倒入分散液中,在水浴搅拌下并加入水合肼反应,得到石墨烯负载金属复合粉体。如中国专利公开号CN 104032154 A,发明名称为“一种石墨烯/金属基复合材料的制备方法”,将还原石墨烯或放电等离子体烧结法制备的高质量石墨烯与纳米金属粉加入到乙醇溶液中,,超声混合,形成混合物,将混合物球磨,干燥,烧结,得石墨烯/金属基复合材料,但上述两种方法还原处理时加入的水合肼有很大的毒性,对环境产生很大污染。如中国专利公开号CN 106480434 A,发明名称为“一种化学镀石墨烯及其制备方法以及一种金属基复合材料”,采用化学镀的方法在石墨烯表面镀上一层镍或铜,来对石墨烯进行金属化改性,但化学镀使用的镀液中需要加入还原剂,络合剂,缓冲剂,稳定剂,加速剂和其他的添加剂,成本较高,会产生环境污染。
发明内容
针对现有技术存在的问题,本发明的目的在于解决碳纳米管表面与金属基体之间的界面结合较差的问题,提供一种在碳纳米管表面原位还原包覆金属,再与金属复合从而制得一种金属包覆的碳纳米管增强金属基复合材料的制备方法。
本发明通过以下技术方案实现:
一种金属包覆的石墨烯增强金属基复合材料的制备方法,该制备方法按以下步骤进行:
a将粉末状的石墨烯表面原位还原包覆金属,得到金属包覆的石墨烯复合粉末;
b将金属包覆的石墨烯复合粉末与金属粉末进行球磨混粉,制得金属包覆的石墨烯复合粉末/金属混合粉末;
c采用粉末冶金温压工艺,对金属包覆的石墨烯/金属混合粉末进行温压成型,烧结,采用挤压、锻压和轧制等工艺进行复合材料加工成型,制得所述的金属包覆的石墨烯增强金属基复合材料;
所述的石墨烯表面原位还原包覆金属包括以下步骤:
a将粉末状的石墨烯压片,其中片的厚度为0.01-0.1cm;
b将步骤a中压好的片作为电极材料,组装成电池,放电到1.5-0.001V;
所述的电池为锂、钠离子电池中的一种,分别以金属锂、钠为负极,分别以1mol/L的六氟磷酸锂、六氟磷酸钠的碳酸乙烯酯溶液为电解液;
c将经步骤b放电到1.5-0.001V的电池拆开,取出步骤b中制得的电极材料,将其置于可溶性金属盐溶液中浸泡1-24h,之后取出在60-120℃下干燥,得到金属包覆的石墨烯,其中放电后的电极材料与溶液中所含有可溶性金属盐的质量比为1:5-1:50,;
所述的可溶性金属盐为可溶性的钛或锰或镍或钼或银或铁或铜或钴或金或铂或铌或锆或镉或铬盐中的一种。
所述金属粉末为铝、镁、钛、铜、镍、铁合金粉中的一种,粒径为2-120μm。
所述金属包覆的石墨烯/金属混合粉末中金属包覆的石墨烯粉末的质量百分含量为0.1-10wt%;球磨参数:球磨前抽真空,氩气或氮气保护,球料比3:1,转速150-300r/min,球磨时间30-150min。
所述温压工艺具体的步骤为:将金属包覆的石墨烯/金属混合粉末倒入磨具中,振荡器振实,在压力为200-400MPa,温度120-150℃条件下进行温压成型,在氩气保护的管式炉中烧结,烧结温度低于金属粉末熔点60-150℃,制得所述的金属包覆的石墨烯增强金属基复合材料。
由于采用了以上技术方案,先将粉末状的碳纳米管原位还原包覆金属,得到金属包覆的碳纳米管复合粉末,然后将金属包覆的碳纳米管复合粉末与金属粉末进行球磨混粉,制得金属包覆的碳纳米管/金属混合粉末;采用粉末冶金温压工艺,对金属包覆的碳纳米管/金属混合粉末进行温压成型,烧结,采用挤压、锻压和轧制等工艺进行复合材料加工成型制得。本发明通过原位还原的方法在碳纳米管上包覆一层金属来提高碳纳米管与金属接触相界相容性,增强了碳纳米管与金属基体间的润湿性,减少碳纳米管粉末的团聚。该在碳纳米管表面包覆金属的制备方法在包覆金属的过程中不需要使用还原剂或高温的处理方法,只是简单的浸泡在可溶性的金属盐溶液中,简便易操作,安全性高,同时温压工艺制备金属包覆的碳纳米管增强金属基复合材料,工艺简单,成本较低,无环境污染,具有良好的应用前景。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细描述
实施例1
一种金属包覆的石墨烯增强金属基复合材料的制备方法,该制备方法按以下步骤进行:
a将粉末状的石墨烯表面原位还原包覆金属,得到金属包覆的石墨烯复合粉末;
b将金属包覆的石墨烯复合粉末与金属粉末进行球磨混粉,制得金属包覆的石墨烯复合粉末/金属混合粉末;
c采用粉末冶金温压工艺,对金属包覆的石墨烯/金属混合粉末进行温压成型,烧结,采用挤压、锻压和轧制等工艺进行复合材料加工成型,制得所述的金属包覆的石墨烯增强金属基复合材料;
石墨烯表面原位还原包覆金属包括以下步骤:
a将粉末状的石墨烯压片,其中片的厚度为0.01cm;
b将步骤a中压好的片作为正极材料,以金属锂为负极,以1mol/L的六氟磷酸锂的碳酸乙烯酯溶液为电解液,组装成锂离子电池,放电到1.5V;
c将经步骤b放电到1.5V的电池拆开,取出步骤b中制得的电极材料1g,将其置于5g可溶性金属钛盐溶液中浸泡1h,之后取出在60℃下干燥,得到钛包覆的石墨烯;
金属粉末为铝合金粉,粒径为2μm。
钛包覆的石墨烯/铝合金混合粉末中钛包覆的石墨烯粉末的质量百分含量为0.1wt%;球磨参数:球磨前抽真空,氩气或氮气保护,球料比3:1,转速150r/min,球磨时间30min。
温压工艺具体的步骤为:将金属钛包覆的石墨烯/铝合金混合粉末倒入磨具中,振荡器振实,在压力为200MPa,温度120℃条件下进行温压成型,在氩气保护的管式炉中烧结,烧结温度60℃,制得所述的钛包覆的石墨烯增强铝基复合材料。
实施例2
一种金属包覆的石墨烯增强金属基复合材料的制备方法,该制备方法按以下步骤进行:
a将粉末状的石墨烯表面原位还原包覆金属,得到金属包覆的石墨烯复合粉末;
b将金属包覆的石墨烯复合粉末与金属粉末进行球磨混粉,制得金属包覆的石墨烯复合粉末/金属混合粉末;
c采用粉末冶金温压工艺,对金属包覆的石墨烯/金属混合粉末进行温压成型,烧结,采用挤压、锻压和轧制等工艺进行复合材料加工成型,制得所述的金属包覆的石墨烯增强金属基复合材料;
石墨烯表面原位还原包覆金属包括以下步骤:
a将粉末状的石墨烯压片,其中片的厚度为0.1cm;
b将步骤a中压好的片作为正极材料,以金属钠为负极,以1mol/L的六氟磷酸钠的碳酸乙烯酯溶液为电解液,组装成钠离子电池,放电到0.001V;
c将经步骤b放电到0.001V的电池拆开,取出步骤b中制得的电极材料1g,将其置于50g可溶性金属锰盐溶液中浸泡24h,之后取出在120℃下干燥,得到锰包覆的石墨烯;
金属粉末为镁合金粉,粒径为120μm。
锰包覆的石墨烯/镁合金混合粉末中锰包覆的石墨烯粉末的质量百分含量为10wt%;球磨参数:球磨前抽真空,氩气或氮气保护,球料比3:1,转速300r/min,球磨时间150min。
温压工艺具体的步骤为:将金属锰包覆的石墨烯/镁合金混合粉末倒入磨具中,振荡器振实,在压力为400MPa,温度150℃条件下进行温压成型,在氩气保护的管式炉中烧结,烧结温度150℃,制得所述的锰包覆的石墨烯增强镁基复合材料。
实施例3
一种金属包覆的石墨烯增强金属基复合材料的制备方法,该制备方法按以下步骤进行:
a将粉末状的石墨烯表面原位还原包覆金属,得到金属包覆的石墨烯复合粉末;
b将金属包覆的石墨烯复合粉末与金属粉末进行球磨混粉,制得金属包覆的石墨烯复合粉末/金属混合粉末;
c采用粉末冶金温压工艺,对金属包覆的石墨烯/金属混合粉末进行温压成型,烧结,采用挤压、锻压和轧制等工艺进行复合材料加工成型,制得所述的金属包覆的石墨烯增强金属基复合材料;
石墨烯表面原位还原包覆金属包括以下步骤:
a将粉末状的石墨烯压片,其中片的厚度为0.05cm;
b将步骤a中压好的片作为正极材料,以金属锂为负极,以1mol/L的六氟磷酸锂的碳酸乙烯酯溶液为电解液,组装成锂离子电池,放电到0.01V;
c将经步骤b放电到0.01V的电池拆开,取出步骤b中制得的电极材料1g,将其置于20g可溶性金属镍盐溶液中浸泡10h,之后取出在80℃下干燥,得到镍包覆的石墨烯;
金属粉末为钛合金粉,粒径为60μm。
镍包覆的石墨烯/钛合金混合粉末中镍包覆的石墨烯粉末的质量百分含量为5wt%;球磨参数:球磨前抽真空,氩气或氮气保护,球料比3:1,转速200r/min,球磨时间120min。
温压工艺具体的步骤为:将金属镍包覆的石墨烯/钛合金混合粉末倒入磨具中,振荡器振实,在压力为300MPa,温度130℃条件下进行温压成型,在氩气保护的管式炉中烧结,烧结温度130℃,制得所述的镍包覆的石墨烯增强钛基复合材料。
实施例4
一种金属包覆的石墨烯增强金属基复合材料的制备方法,该制备方法按以下步骤进行:
a将粉末状的石墨烯表面原位还原包覆金属,得到金属包覆的石墨烯复合粉末;
b将金属包覆的石墨烯复合粉末与金属粉末进行球磨混粉,制得金属包覆的石墨烯复合粉末/金属混合粉末;
c采用粉末冶金温压工艺,对金属包覆的石墨烯/金属混合粉末进行温压成型,烧结,采用挤压、锻压和轧制等工艺进行复合材料加工成型,制得所述的金属包覆的石墨烯增强金属基复合材料;
石墨烯表面原位还原包覆金属包括以下步骤:
a将粉末状的石墨烯压片,其中片的厚度为0.01cm;
b将步骤a中压好的片作为正极材料,以金属钠为负极,以1mol/L的六氟磷酸钠的碳酸乙烯酯溶液为电解液,组装成钠离子电池,放电到1.5V;
c将经步骤b放电到1.5V的电池拆开,取出步骤b中制得的电极材料1g,将其置于5g可溶性金属钼盐溶液中浸泡1h,之后取出在60℃下干燥,得到钼包覆的石墨烯;
金属粉末为铜合金粉,粒径为2μm。
钼包覆的石墨烯/铜合金混合粉末中钼包覆的石墨烯粉末的质量百分含量为0.1wt%;球磨参数:球磨前抽真空,氩气或氮气保护,球料比3:1,转速150r/min,球磨时间30min。
温压工艺具体的步骤为:将金属钼包覆的石墨烯/铜合金混合粉末倒入磨具中,振荡器振实,在压力为200MPa,温度120℃条件下进行温压成型,在氩气保护的管式炉中烧结,烧结温度60℃,制得所述的钼包覆的石墨烯增强铜基复合材料。
实施例5
一种金属包覆的石墨烯增强金属基复合材料的制备方法,该制备方法按以下步骤进行:
a将粉末状的石墨烯表面原位还原包覆金属,得到金属包覆的石墨烯复合粉末;
b将金属包覆的石墨烯复合粉末与金属粉末进行球磨混粉,制得金属包覆的石墨烯复合粉末/金属混合粉末;
c采用粉末冶金温压工艺,对金属包覆的石墨烯/金属混合粉末进行温压成型,烧结,采用挤压、锻压和轧制等工艺进行复合材料加工成型,制得所述的金属包覆的石墨烯增强金属基复合材料;
石墨烯表面原位还原包覆金属包括以下步骤:
a将粉末状的石墨烯压片,其中片的厚度为0.1cm;
b将步骤a中压好的片作为正极材料,以金属锂为负极,以1mol/L的六氟磷酸锂的碳酸乙烯酯溶液为电解液,组装成锂离子电池,放电到0.001V;
c将经步骤b放电到0.001V的电池拆开,取出步骤b中制得的电极材料1g,将其置于20g可溶性金属银盐溶液中浸泡24h,之后取出在120℃下干燥,得到银包覆的石墨烯;
金属粉末为镍合金粉,粒径为120μm。
银包覆的石墨烯/镍合金混合粉末中银包覆的石墨烯粉末的质量百分含量为10wt%;球磨参数:球磨前抽真空,氩气或氮气保护,球料比3:1,转速300r/min,球磨时间150min。
温压工艺具体的步骤为:将金属银包覆的石墨烯/镍合金混合粉末倒入磨具中,振荡器振实,在压力为400MPa,温度150℃条件下进行温压成型,在氩气保护的管式炉中烧结,烧结温度150℃,制得所述的银包覆的石墨烯增强镍基复合材料。
实施例6
一种金属包覆的石墨烯增强金属基复合材料的制备方法,该制备方法按以下步骤进行:
a将粉末状的石墨烯表面原位还原包覆金属,得到金属包覆的石墨烯复合粉末;
b将金属包覆的石墨烯复合粉末与金属粉末进行球磨混粉,制得金属包覆的石墨烯复合粉末/金属混合粉末;
c采用粉末冶金温压工艺,对金属包覆的石墨烯/金属混合粉末进行温压成型,烧结,采用挤压、锻压和轧制等工艺进行复合材料加工成型,制得所述的金属包覆的石墨烯增强金属基复合材料;
石墨烯表面原位还原包覆金属包括以下步骤:
a将粉末状的石墨烯压片,其中片的厚度为0.05cm;
b将步骤a中压好的片作为正极材料,以金属锂为负极,以1mol/L的六氟磷酸锂的碳酸乙烯酯溶液为电解液,组装成锂离子电池,放电到0.01V;
c将经步骤b放电到0.01V的电池拆开,取出步骤b中制得的电极材料1g,将其置于50g可溶性金属铁盐溶液中浸泡10h,之后取出在80℃下干燥,得到铁包覆的石墨烯;
金属粉末为铁合金粉,粒径为120μm。
铁包覆的石墨烯/铁合金混合粉末中铁包覆的石墨烯粉末的质量百分含量为5wt%;球磨参数:球磨前抽真空,氩气或氮气保护,球料比3:1,转速200r/min,球磨时间120min。
温压工艺具体的步骤为:将金属铁包覆的石墨烯/铁合金混合粉末倒入磨具中,振荡器振实,在压力为300MPa,温度130℃条件下进行温压成型,在氩气保护的管式炉中烧结,烧结温度130℃,制得所述的铁包覆的石墨烯增强铁基复合材料。
实施例7
一种金属包覆的石墨烯增强金属基复合材料的制备方法,该制备方法按以下步骤进行:
a将粉末状的石墨烯表面原位还原包覆金属,得到金属包覆的石墨烯复合粉末;
b将金属包覆的石墨烯复合粉末与金属粉末进行球磨混粉,制得金属包覆的石墨烯复合粉末/金属混合粉末;
c采用粉末冶金温压工艺,对金属包覆的石墨烯/金属混合粉末进行温压成型,烧结,采用挤压、锻压和轧制等工艺进行复合材料加工成型,制得所述的金属包覆的石墨烯增强金属基复合材料;
石墨烯表面原位还原包覆金属包括以下步骤:
a将粉末状的石墨烯压片,其中片的厚度为0.1cm;
b将步骤a中压好的片作为正极材料,以金属锂为负极,以1mol/L的六氟磷酸锂的碳酸乙烯酯溶液为电解液,组装成锂离子电池,放电到0.001V;
c将经步骤b放电到0.001V的电池拆开,取出步骤b中制得的电极材料1g,将其置于20g可溶性金属铜盐溶液中浸泡24h,之后取出在120℃下干燥,得到铜包覆的石墨烯;
金属粉末为铝合金粉,粒径为120μm。
铜包覆的石墨烯/铝合金混合粉末中铜包覆的石墨烯粉末的质量百分含量为10wt%;球磨参数:球磨前抽真空,氩气或氮气保护,球料比3:1,转速300r/min,球磨时间150min。
温压工艺具体的步骤为:将金属铜包覆的石墨烯/铝合金混合粉末倒入磨具中,振荡器振实,在压力为400MPa,温度150℃条件下进行温压成型,在氩气保护的管式炉中烧结,烧结温度150℃,制得所述的铜包覆的石墨烯增强铝基复合材料。
实施例8
一种金属包覆的石墨烯增强金属基复合材料的制备方法,该制备方法按以下步骤进行:
a将粉末状的石墨烯表面原位还原包覆金属,得到金属包覆的石墨烯复合粉末;
b将金属包覆的石墨烯复合粉末与金属粉末进行球磨混粉,制得金属包覆的石墨烯复合粉末/金属混合粉末;
c采用粉末冶金温压工艺,对金属包覆的石墨烯/金属混合粉末进行温压成型,烧结,采用挤压、锻压和轧制等工艺进行复合材料加工成型,制得所述的金属包覆的石墨烯增强金属基复合材料;
石墨烯表面原位还原包覆金属包括以下步骤:
a将粉末状的石墨烯压片,其中片的厚度为0.05cm;
b将步骤a中压好的片作为正极材料,以金属锂为负极,以1mol/L的六氟磷酸锂的碳酸乙烯酯溶液为电解液,组装成锂离子电池,放电到0.01V;
c将经步骤b放电到0.01V的电池拆开,取出步骤b中制得的电极材料1g,将其置于5g可溶性金属钴盐溶液中浸泡10h,之后取出在80℃下干燥,得到钴包覆的石墨烯;
金属粉末为镁合金粉,粒径为120μm。
钴包覆的石墨烯/镁合金混合粉末中钴包覆的石墨烯粉末的质量百分含量为5wt%;球磨参数:球磨前抽真空,氩气或氮气保护,球料比3:1,转速200r/min,球磨时间120min。
温压工艺具体的步骤为:将金属钴包覆的石墨烯/镁合金混合粉末倒入磨具中,振荡器振实,在压力为300MPa,温度130℃条件下进行温压成型,在氩气保护的管式炉中烧结,烧结温度130℃,制得所述的钴包覆的石墨烯增强镁基复合材料。
实施例9
一种金属包覆的石墨烯增强金属基复合材料的制备方法,该制备方法按以下步骤进行:
a将粉末状的石墨烯表面原位还原包覆金属,得到金属包覆的石墨烯复合粉末;
b将金属包覆的石墨烯复合粉末与金属粉末进行球磨混粉,制得金属包覆的石墨烯复合粉末/金属混合粉末;
c采用粉末冶金温压工艺,对金属包覆的石墨烯/金属混合粉末进行温压成型,烧结,采用挤压、锻压和轧制等工艺进行复合材料加工成型,制得所述的金属包覆的石墨烯增强金属基复合材料;
石墨烯表面原位还原包覆金属包括以下步骤:
a将粉末状的石墨烯压片,其中片的厚度为0.01cm;
b将步骤a中压好的片作为正极材料,以金属钠为负极,以1mol/L的六氟磷酸钠的碳酸乙烯酯溶液为电解液,组装成钠离子电池,放电到1.5V;
c将经步骤b放电到1.5V的电池拆开,取出步骤b中制得的电极材料1g,将其置于50g可溶性金属金盐溶液中浸泡1h,之后取出在60℃下干燥,得到金包覆的石墨烯;
金属粉末为钛合金粉,粒径为2μm。
金包覆的石墨烯/钛合金混合粉末中金包覆的石墨烯粉末的质量百分含量为0.1wt%;球磨参数:球磨前抽真空,氩气或氮气保护,球料比3:1,转速150r/min,球磨时间30min。
温压工艺具体的步骤为:将金属金包覆的石墨烯/钛合金混合粉末倒入磨具中,振荡器振实,在压力为200MPa,温度120℃条件下进行温压成型,在氩气保护的管式炉中烧结,烧结温度60℃,制得所述的金包覆的石墨烯增强钛基复合材料。
实施例10
一种金属包覆的石墨烯增强金属基复合材料的制备方法,该制备方法按以下步骤进行:
a将粉末状的石墨烯表面原位还原包覆金属,得到金属包覆的石墨烯复合粉末;
b将金属包覆的石墨烯复合粉末与金属粉末进行球磨混粉,制得金属包覆的石墨烯复合粉末/金属混合粉末;
c采用粉末冶金温压工艺,对金属包覆的石墨烯/金属混合粉末进行温压成型,烧结,采用挤压、锻压和轧制等工艺进行复合材料加工成型,制得所述的金属包覆的石墨烯增强金属基复合材料;
石墨烯表面原位还原包覆金属包括以下步骤:
a将粉末状的石墨烯压片,其中片的厚度为0.1cm;
b将步骤a中压好的片作为正极材料,以金属锂为负极,以1mol/L的六氟磷酸锂的碳酸乙烯酯溶液为电解液,组装成锂离子电池,放电到0.001V;
c将经步骤b放电到0.001V的电池拆开,取出步骤b中制得的电极材料1g,将其置于20g可溶性金属铂盐溶液中浸泡24h,之后取出在120℃下干燥,得到铂包覆的石墨烯;
金属粉末为铜合金粉,粒径为120μm。
铂包覆的石墨烯/铜合金混合粉末中铂包覆的石墨烯粉末的质量百分含量为10wt%;球磨参数:球磨前抽真空,氩气或氮气保护,球料比3:1,转速300r/min,球磨时间150min。
温压工艺具体的步骤为:将金属铂包覆的石墨烯/铜合金混合粉末倒入磨具中,振荡器振实,在压力为400MPa,温度150℃条件下进行温压成型,在氩气保护的管式炉中烧结,烧结温度150℃,制得所述的铂包覆的石墨烯增强铜基复合材料。
实施例11
一种金属包覆的石墨烯增强金属基复合材料的制备方法,该制备方法按以下步骤进行:
a将粉末状的石墨烯表面原位还原包覆金属,得到金属包覆的石墨烯复合粉末;
b将金属包覆的石墨烯复合粉末与金属粉末进行球磨混粉,制得金属包覆的石墨烯复合粉末/金属混合粉末;
c采用粉末冶金温压工艺,对金属包覆的石墨烯/金属混合粉末进行温压成型,烧结,采用挤压、锻压和轧制等工艺进行复合材料加工成型,制得所述的金属包覆的石墨烯增强金属基复合材料;
石墨烯表面原位还原包覆金属包括以下步骤:
a将粉末状的石墨烯压片,其中片的厚度为0.01cm;
b将步骤a中压好的片作为正极材料,以金属钠为负极,以1mol/L的六氟磷酸钠的碳酸乙烯酯溶液为电解液,组装成钠离子电池,放电到1.5V;
c将经步骤b放电到1.5V的电池拆开,取出步骤b中制得的电极材料1g,将其置于5g可溶性金属铌盐溶液中浸泡1h,之后取出在60℃下干燥,得到铌包覆的石墨烯;
金属粉末为铝合金粉,粒径为2μm。
铌包覆的石墨烯/铝合金混合粉末中铌包覆的石墨烯粉末的质量百分含量为0.1wt%;球磨参数:球磨前抽真空,氩气或氮气保护,球料比3:1,转速150r/min,球磨时间30min。
温压工艺具体的步骤为:将金属铌包覆的石墨烯/铝合金混合粉末倒入磨具中,振荡器振实,在压力为200MPa,温度120℃条件下进行温压成型,在氩气保护的管式炉中烧结,烧结温度60℃,制得所述的铌包覆的石墨烯增强铝基复合材料。
实施例12
一种金属包覆的石墨烯增强金属基复合材料的制备方法,该制备方法按以下步骤进行:
a将粉末状的石墨烯表面原位还原包覆金属,得到金属包覆的石墨烯复合粉末;
b将金属包覆的石墨烯复合粉末与金属粉末进行球磨混粉,制得金属包覆的石墨烯复合粉末/金属混合粉末;
c采用粉末冶金温压工艺,对金属包覆的石墨烯/金属混合粉末进行温压成型,烧结,采用挤压、锻压和轧制等工艺进行复合材料加工成型,制得所述的金属包覆的石墨烯增强金属基复合材料;
石墨烯表面原位还原包覆金属包括以下步骤:
a将粉末状的石墨烯压片,其中片的厚度为0.05cm;
b将步骤a中压好的片作为正极材料,以金属锂为负极,以1mol/L的六氟磷酸锂的碳酸乙烯酯溶液为电解液,组装成锂离子电池,放电到0.01V;
c将经步骤b放电到0.01V的电池拆开,取出步骤b中制得的电极材料1g,将其置于20g可溶性金属锆盐溶液中浸泡10h,之后取出在80℃下干燥,得到锆包覆的石墨烯;
金属粉末为镁合金粉,粒径为120μm。
锆包覆的石墨烯/镁合金混合粉末中锆包覆的石墨烯粉末的质量百分含量为5wt%;球磨参数:球磨前抽真空,氩气或氮气保护,球料比3:1,转速200r/min,球磨时间120min。
温压工艺具体的步骤为:将金属锆包覆的石墨烯/镁合金混合粉末倒入磨具中,振荡器振实,在压力为300MPa,温度130℃条件下进行温压成型,在氩气保护的管式炉中烧结,烧结温度130℃,制得所述的锆包覆的石墨烯增强镁基复合材料。
实施例11
一种金属包覆的石墨烯增强金属基复合材料的制备方法,该制备方法按以下步骤进行:
a将粉末状的石墨烯表面原位还原包覆金属,得到金属包覆的石墨烯复合粉末;
b将金属包覆的石墨烯复合粉末与金属粉末进行球磨混粉,制得金属包覆的石墨烯复合粉末/金属混合粉末;
c采用粉末冶金温压工艺,对金属包覆的石墨烯/金属混合粉末进行温压成型,烧结,采用挤压、锻压和轧制等工艺进行复合材料加工成型,制得所述的金属包覆的石墨烯增强金属基复合材料;
石墨烯表面原位还原包覆金属包括以下步骤:
a将粉末状的石墨烯压片,其中片的厚度为0.01cm;
b将步骤a中压好的片作为正极材料,以金属钠为负极,以1mol/L的六氟磷酸钠的碳酸乙烯酯溶液为电解液,组装成钠离子电池,放电到1.5V;
c将经步骤b放电到1.5V的电池拆开,取出步骤b中制得的电极材料1g,将其置于5g可溶性金属铌盐溶液中浸泡1h,之后取出在60℃下干燥,得到铌包覆的石墨烯;
金属粉末为铝合金粉,粒径为2μm。
铌包覆的石墨烯/铝合金混合粉末中铌包覆的石墨烯粉末的质量百分含量为0.1wt%;球磨参数:球磨前抽真空,氩气或氮气保护,球料比3:1,转速150r/min,球磨时间30min。
温压工艺具体的步骤为:将金属铌包覆的石墨烯/铝合金混合粉末倒入磨具中,振荡器振实,在压力为200MPa,温度120℃条件下进行温压成型,在氩气保护的管式炉中烧结,烧结温度60℃,制得所述的铌包覆的石墨烯增强铝基复合材料。
实施例13
一种金属包覆的石墨烯增强金属基复合材料的制备方法,该制备方法按以下步骤进行:
a将粉末状的石墨烯表面原位还原包覆金属,得到金属包覆的石墨烯复合粉末;
b将金属包覆的石墨烯复合粉末与金属粉末进行球磨混粉,制得金属包覆的石墨烯复合粉末/金属混合粉末;
c采用粉末冶金温压工艺,对金属包覆的石墨烯/金属混合粉末进行温压成型,烧结,采用挤压、锻压和轧制等工艺进行复合材料加工成型,制得所述的金属包覆的石墨烯增强金属基复合材料;
石墨烯表面原位还原包覆金属包括以下步骤:
a将粉末状的石墨烯压片,其中片的厚度为0.1cm;
b将步骤a中压好的片作为正极材料,以金属锂为负极,以1mol/L的六氟磷酸锂的碳酸乙烯酯溶液为电解液,组装成锂离子电池,放电到0.001V;
c将经步骤b放电到0.001V的电池拆开,取出步骤b中制得的电极材料1g,将其置于20g可溶性金属镉盐溶液中浸泡24h,之后取出在120℃下干燥,得到镉包覆的石墨烯;
金属粉末为铜合金粉,粒径为120μm。
镉包覆的石墨烯/铜合金混合粉末中镉包覆的石墨烯粉末的质量百分含量为10wt%;球磨参数:球磨前抽真空,氩气或氮气保护,球料比3:1,转速300r/min,球磨时间150min。
温压工艺具体的步骤为:将金属镉包覆的石墨烯/铜合金混合粉末倒入磨具中,振荡器振实,在压力为400MPa,温度150℃条件下进行温压成型,在氩气保护的管式炉中烧结,烧结温度150℃,制得所述的镉包覆的石墨烯增强铜基复合材料。
实施例14
一种金属包覆的石墨烯增强金属基复合材料的制备方法,该制备方法按以下步骤进行:
a将粉末状的石墨烯表面原位还原包覆金属,得到金属包覆的石墨烯复合粉末;
b将金属包覆的石墨烯复合粉末与金属粉末进行球磨混粉,制得金属包覆的石墨烯复合粉末/金属混合粉末;
c采用粉末冶金温压工艺,对金属包覆的石墨烯/金属混合粉末进行温压成型,烧结,采用挤压、锻压和轧制等工艺进行复合材料加工成型,制得所述的金属包覆的石墨烯增强金属基复合材料;
石墨烯表面原位还原包覆金属包括以下步骤:
a将粉末状的石墨烯压片,其中片的厚度为0.01cm;
b将步骤a中压好的片作为正极材料,以金属锂为负极,以1mol/L的六氟磷酸锂的碳酸乙烯酯溶液为电解液,组装成锂离子电池,放电到1.5V;
c将经步骤b放电到1.5V的电池拆开,取出步骤b中制得的电极材料1g,将其置于5g可溶性金属铬盐溶液中浸泡1h,之后取出在60℃下干燥,得到铬包覆的石墨烯;
金属粉末为铝合金粉,粒径为2μm。
铬包覆的石墨烯/铝合金混合粉末中铬包覆的石墨烯粉末的质量百分含量为0.1wt%;球磨参数:球磨前抽真空,氩气或氮气保护,球料比3:1,转速150r/min,球磨时间30min。
温压工艺具体的步骤为:将金属铬包覆的石墨烯/铝合金混合粉末倒入磨具中,振荡器振实,在压力为200MPa,温度120℃条件下进行温压成型,在氩气保护的管式炉中烧结,烧结温度60℃,制得所述的铬包覆的石墨烯增强铝基复合材料。
Claims (4)
1.一种金属包覆的石墨烯增强金属基复合材料的制备方法,该制备方法按以下步骤进行:
a将粉末状的石墨烯表面原位还原包覆金属,得到金属包覆的石墨烯复合粉末;
b将金属包覆的石墨烯复合粉末与金属粉末进行球磨混粉,制得金属包覆的石墨烯复合粉末/金属混合粉末;
c采用粉末冶金温压工艺,对金属包覆的石墨烯/金属混合粉末进行温压成型,烧结,采用挤压、锻压和轧制等工艺进行复合材料加工成型,制得所述的金属包覆的石墨烯增强金属基复合材料;
所述的石墨烯表面原位还原包覆金属包括以下步骤:
a将粉末状的石墨烯压片,其中片的厚度为0.01-0.1cm;
b将步骤a中压好的片作为正极材料,组装成电池,放电到1.5-0.001V;
所述的电池为锂、钠离子电池中的一种,分别以金属锂、钠为负极,分别以1mol/L的六氟磷酸锂、六氟磷酸钠的碳酸乙烯酯溶液为电解液;
c将经步骤b放电到1.5-0.001V的电池拆开,取出步骤b中制得的电极材料,将其置于可溶性金属盐溶液中分散、浸泡1-24h,之后取出在60-120℃下干燥,得到金属包覆的石墨烯,其中放电后的电极材料与溶液中所含有可溶性金属盐的质量比为1:5-1:50,;
所述的可溶性金属盐为可溶性的钛或锰或镍或钼或银或铁或铜或钴或金或铂或铌或锆或镉或铬盐中的一种。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述金属粉末为铝、镁、钛、铜、镍、铁合金粉中的一种,粒径为2-120μm。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述金属包覆的石墨烯/金属混合粉末中金属包覆的石墨烯粉末的质量百分含量为0.1-10wt%;球磨参数:球磨前抽真空,氩气或氮气保护,球料比3:1,转速150-300r/min,球磨时间30-150min。
4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述温压工艺具体的步骤为:将金属包覆的石墨烯/金属混合粉末倒入磨具中,振荡器振实,在压力为200-400MPa,温度120-150℃条件下进行温压成型,在氩气保护的管式炉中烧结,烧结温度低于金属粉末熔点60-150℃,制得所述的金属包覆的石墨烯增强金属基复合材料。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201810182200.1A CN108330312B (zh) | 2018-03-06 | 2018-03-06 | 一种金属包覆的石墨烯增强金属基复合材料的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201810182200.1A CN108330312B (zh) | 2018-03-06 | 2018-03-06 | 一种金属包覆的石墨烯增强金属基复合材料的制备方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN108330312A true CN108330312A (zh) | 2018-07-27 |
CN108330312B CN108330312B (zh) | 2021-07-23 |
Family
ID=62928864
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201810182200.1A Active CN108330312B (zh) | 2018-03-06 | 2018-03-06 | 一种金属包覆的石墨烯增强金属基复合材料的制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN108330312B (zh) |
Cited By (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109136623A (zh) * | 2018-08-28 | 2019-01-04 | 孟静 | 快速制备金属基石墨烯复合材料的方法 |
CN109207780A (zh) * | 2018-09-17 | 2019-01-15 | 南昌大学 | 一种增强az31镁合金的轧制方法 |
CN109518028A (zh) * | 2018-12-19 | 2019-03-26 | 昆明理工大学 | 一种石墨烯增强镁基复合材料的制备方法 |
CN109518030A (zh) * | 2018-12-19 | 2019-03-26 | 昆明理工大学 | 一种石墨烯增强铝基复合材料的制备方法 |
CN109553096A (zh) * | 2019-01-15 | 2019-04-02 | 东北大学 | 一种表面金属化石墨烯及其制备方法 |
CN109706451A (zh) * | 2018-08-11 | 2019-05-03 | 珠海市磐石电子科技有限公司 | 耐蚀合金成型的方法、耐蚀合金及其制件 |
CN110760709A (zh) * | 2019-09-09 | 2020-02-07 | 河北工业大学 | 一种石墨烯增强镁复合材料的制备方法 |
CN110918978A (zh) * | 2019-12-16 | 2020-03-27 | 哈尔滨工程大学 | 用于熔凝技术具有功能层的增强相强化的复合粉末及其制备方法和应用 |
CN112063873A (zh) * | 2020-09-19 | 2020-12-11 | 广西大学 | 一种石墨烯增强铜基复合材料及其温压成型制备方法 |
CN112144046A (zh) * | 2020-09-23 | 2020-12-29 | 西安稀有金属材料研究院有限公司 | 一种Co@石墨烯-钛基复合材料及其制备方法 |
CN112226638A (zh) * | 2020-09-19 | 2021-01-15 | 北京科技大学 | 一种基于增材制造的双相增强镍基复合材料、制备方法及其成形方法 |
CN112708804A (zh) * | 2020-12-18 | 2021-04-27 | 江苏大学 | 石墨烯与原位纳米颗粒增强铝基复合材料及制备方法 |
CN113000836A (zh) * | 2021-03-08 | 2021-06-22 | 昆明理工大学 | 一种NaCl颗粒的镍包覆表面处理方法 |
CN113073227A (zh) * | 2021-03-25 | 2021-07-06 | 南昌工程学院 | 一种高电导率形变Cu-Fe系原位复合材料的制备方法 |
CN114101666A (zh) * | 2021-09-03 | 2022-03-01 | 叶浩博 | 一种石墨烯基节银电触头材料及其制造方法 |
CN115446307A (zh) * | 2022-09-22 | 2022-12-09 | 长沙升华微电子材料有限公司 | 一种石墨烯铜复合材料的制备方法 |
Citations (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20100159331A1 (en) * | 2008-12-23 | 2010-06-24 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Negative active material, negative electrode including the same, method of manufacturing the negative electrode, and lithium battery including the negative electrode |
US20120064409A1 (en) * | 2010-09-10 | 2012-03-15 | Aruna Zhamu | Graphene-enhanced anode particulates for lithium ion batteries |
CN103346319A (zh) * | 2013-07-04 | 2013-10-09 | 河北工业大学 | 一种金属掺杂磷酸锰锂/石墨烯/碳复合材料的制备方法 |
CN104451227A (zh) * | 2014-12-10 | 2015-03-25 | 济南大学 | 镀铜石墨烯增强金属基复合材料的制备方法 |
CN104630526A (zh) * | 2014-12-30 | 2015-05-20 | 昆明理工大学 | 一种微波烧结制备碳纳米管增强铜基复合材料的方法 |
CN105118994A (zh) * | 2015-08-26 | 2015-12-02 | 武汉理工大学 | 一种锂离子电池正极磷酸钒锂复合材料及其制备方法 |
CN105734322A (zh) * | 2016-03-02 | 2016-07-06 | 昆明理工大学 | 一种碳纳米管增强铝基复合材料的制备方法 |
US20160240840A1 (en) * | 2015-02-18 | 2016-08-18 | Hui He | Alkali metal-sulfur secondary battery containing a pre-sulfurized cathode and production process |
CN105950904A (zh) * | 2016-07-07 | 2016-09-21 | 济南大学 | 一种镀银石墨烯增强铜基电接触材料的制备方法 |
CN106270500A (zh) * | 2016-09-30 | 2017-01-04 | 昆明理工大学 | 一种碳纳米管表面均匀包覆金属银的方法及装置 |
CN107299237A (zh) * | 2017-05-19 | 2017-10-27 | 昆明理工大学 | 一种CNTs/TiO2纳米复合粉末增强Cu基复合材料的方法 |
CN107586981A (zh) * | 2017-08-16 | 2018-01-16 | 昆明理工大学 | 一种碳纳米管增强铜基复合材料的制备方法 |
-
2018
- 2018-03-06 CN CN201810182200.1A patent/CN108330312B/zh active Active
Patent Citations (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20100159331A1 (en) * | 2008-12-23 | 2010-06-24 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Negative active material, negative electrode including the same, method of manufacturing the negative electrode, and lithium battery including the negative electrode |
US20120064409A1 (en) * | 2010-09-10 | 2012-03-15 | Aruna Zhamu | Graphene-enhanced anode particulates for lithium ion batteries |
CN103346319A (zh) * | 2013-07-04 | 2013-10-09 | 河北工业大学 | 一种金属掺杂磷酸锰锂/石墨烯/碳复合材料的制备方法 |
CN104451227A (zh) * | 2014-12-10 | 2015-03-25 | 济南大学 | 镀铜石墨烯增强金属基复合材料的制备方法 |
CN104630526A (zh) * | 2014-12-30 | 2015-05-20 | 昆明理工大学 | 一种微波烧结制备碳纳米管增强铜基复合材料的方法 |
US20160240840A1 (en) * | 2015-02-18 | 2016-08-18 | Hui He | Alkali metal-sulfur secondary battery containing a pre-sulfurized cathode and production process |
CN105118994A (zh) * | 2015-08-26 | 2015-12-02 | 武汉理工大学 | 一种锂离子电池正极磷酸钒锂复合材料及其制备方法 |
CN105734322A (zh) * | 2016-03-02 | 2016-07-06 | 昆明理工大学 | 一种碳纳米管增强铝基复合材料的制备方法 |
CN105950904A (zh) * | 2016-07-07 | 2016-09-21 | 济南大学 | 一种镀银石墨烯增强铜基电接触材料的制备方法 |
CN106270500A (zh) * | 2016-09-30 | 2017-01-04 | 昆明理工大学 | 一种碳纳米管表面均匀包覆金属银的方法及装置 |
CN107299237A (zh) * | 2017-05-19 | 2017-10-27 | 昆明理工大学 | 一种CNTs/TiO2纳米复合粉末增强Cu基复合材料的方法 |
CN107586981A (zh) * | 2017-08-16 | 2018-01-16 | 昆明理工大学 | 一种碳纳米管增强铜基复合材料的制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
陶静梅,洪鹏,陈小丰,易健宏: "碳纳米管增强铜基复合材料的研究进展", 《材料工程》 * |
Cited By (22)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109706451A (zh) * | 2018-08-11 | 2019-05-03 | 珠海市磐石电子科技有限公司 | 耐蚀合金成型的方法、耐蚀合金及其制件 |
CN109136623A (zh) * | 2018-08-28 | 2019-01-04 | 孟静 | 快速制备金属基石墨烯复合材料的方法 |
CN109207780B (zh) * | 2018-09-17 | 2020-07-14 | 南昌大学 | 一种增强az31镁合金的轧制方法 |
CN109207780A (zh) * | 2018-09-17 | 2019-01-15 | 南昌大学 | 一种增强az31镁合金的轧制方法 |
CN109518028A (zh) * | 2018-12-19 | 2019-03-26 | 昆明理工大学 | 一种石墨烯增强镁基复合材料的制备方法 |
CN109518030A (zh) * | 2018-12-19 | 2019-03-26 | 昆明理工大学 | 一种石墨烯增强铝基复合材料的制备方法 |
CN109553096A (zh) * | 2019-01-15 | 2019-04-02 | 东北大学 | 一种表面金属化石墨烯及其制备方法 |
CN110760709B (zh) * | 2019-09-09 | 2021-07-27 | 河北工业大学 | 一种石墨烯增强镁复合材料的制备方法 |
CN110760709A (zh) * | 2019-09-09 | 2020-02-07 | 河北工业大学 | 一种石墨烯增强镁复合材料的制备方法 |
CN110918978A (zh) * | 2019-12-16 | 2020-03-27 | 哈尔滨工程大学 | 用于熔凝技术具有功能层的增强相强化的复合粉末及其制备方法和应用 |
CN112226638B (zh) * | 2020-09-19 | 2021-10-08 | 北京科技大学 | 一种基于增材制造的双相增强镍基复合材料、制备方法及其成形方法 |
CN112063873A (zh) * | 2020-09-19 | 2020-12-11 | 广西大学 | 一种石墨烯增强铜基复合材料及其温压成型制备方法 |
CN112226638A (zh) * | 2020-09-19 | 2021-01-15 | 北京科技大学 | 一种基于增材制造的双相增强镍基复合材料、制备方法及其成形方法 |
CN112144046A (zh) * | 2020-09-23 | 2020-12-29 | 西安稀有金属材料研究院有限公司 | 一种Co@石墨烯-钛基复合材料及其制备方法 |
CN112708804A (zh) * | 2020-12-18 | 2021-04-27 | 江苏大学 | 石墨烯与原位纳米颗粒增强铝基复合材料及制备方法 |
CN113000836A (zh) * | 2021-03-08 | 2021-06-22 | 昆明理工大学 | 一种NaCl颗粒的镍包覆表面处理方法 |
CN113073227A (zh) * | 2021-03-25 | 2021-07-06 | 南昌工程学院 | 一种高电导率形变Cu-Fe系原位复合材料的制备方法 |
CN113073227B (zh) * | 2021-03-25 | 2022-02-01 | 南昌工程学院 | 一种高电导率形变Cu-Fe系原位复合材料的制备方法 |
CN114101666A (zh) * | 2021-09-03 | 2022-03-01 | 叶浩博 | 一种石墨烯基节银电触头材料及其制造方法 |
CN114101666B (zh) * | 2021-09-03 | 2023-08-01 | 叶浩博 | 一种石墨烯基节银电触头材料及其制造方法 |
CN115446307A (zh) * | 2022-09-22 | 2022-12-09 | 长沙升华微电子材料有限公司 | 一种石墨烯铜复合材料的制备方法 |
CN115446307B (zh) * | 2022-09-22 | 2023-08-18 | 长沙升华微电子材料有限公司 | 一种石墨烯铜复合材料的制备方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN108330312B (zh) | 2021-07-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108330312A (zh) | 一种金属包覆的石墨烯增强金属基复合材料的制备方法 | |
CN108441662A (zh) | 一种金属包覆的碳纳米管增强金属基复合材料的制备方法 | |
Zhang et al. | Pitaya-like Sn@ C nanocomposites as high-rate and long-life anode for lithium-ion batteries | |
CN104846231B (zh) | 一种铜基石墨烯复合块体材料的制备方法 | |
Bakshi et al. | Carbon nanotube reinforced metal matrix composites-a review | |
CN107586981B (zh) | 一种碳纳米管增强铜基复合材料的制备方法 | |
CN108598412B (zh) | 基于金属有机物的硅合金复合负极材料及其制备方法 | |
CN106424713A (zh) | 一种铜碳复合材料及其制备方法 | |
CN105648249B (zh) | 一种碳纳米管增强铝基多层复合材料的制备方法 | |
CN108754264A (zh) | 一种石墨烯及反应自生纳米氧化镁颗粒复合增强镁基复合材料及其制备方法 | |
CN104091949A (zh) | 一种炭包覆金属氟化物核壳结构纳米材料、制备方法及其作为锂电池正极材料的应用 | |
CN109554565A (zh) | 一种碳纳米管增强铝基复合材料的界面优化方法 | |
EP3846249A1 (en) | Silicon-based negative electrode material of lithium ion battery and preparation method therefor, and battery | |
CN101771146B (zh) | 锂离子电池负极材料及其制备方法 | |
CN107012349A (zh) | 一种碳纳米管增强泡沫铝基复合材料的制备方法 | |
CN109317665A (zh) | 一种高性能铜/碳复合材料及其制备方法 | |
CN104233379A (zh) | 一种碳纳米管-铜基复合粉体的电沉积制备方法 | |
CN108091856A (zh) | 一种勃姆石包覆石墨复合负极材料、其制备方法及用途 | |
CN104018019B (zh) | 一种ZrB2/Cu复合材料的制备方法 | |
CN106848220A (zh) | 一种石墨烯‑氧化铁‑石墨烯复合结构电池负极材料的制备方法 | |
CN110697685B (zh) | 硅碳负极活性材料及其制备方法、硅碳负极材料、锂离子电池 | |
CN112008087A (zh) | 一种提高碳纳米材料增强镍基高温合金综合性能的方法 | |
Zhang et al. | CNTs boosting superior cycling stability of ZnFe2O4/C nanoparticles as high-capacity anode materials of Li-ion batteries | |
Xu et al. | Core–shell Si/Cu nanocomposites synthesized by self-limiting surface reaction as anodes for lithium ion batteries | |
CN109554564A (zh) | 一种非晶合金颗粒与碳纳米管增强铝基复合材料的制备方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |