CN110181043A - 一种石墨烯包覆铜粉的制备方法及装置 - Google Patents

一种石墨烯包覆铜粉的制备方法及装置 Download PDF

Info

Publication number
CN110181043A
CN110181043A CN201910554988.9A CN201910554988A CN110181043A CN 110181043 A CN110181043 A CN 110181043A CN 201910554988 A CN201910554988 A CN 201910554988A CN 110181043 A CN110181043 A CN 110181043A
Authority
CN
China
Prior art keywords
copper powder
disk
coated copper
graphene coated
cavity
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
Application number
CN201910554988.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110181043B (zh
Inventor
侯宝森
丘辉
曾鸣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujian Min Ene Science And Technology Co Ltd
Original Assignee
Fujian Min Ene Science And Technology Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujian Min Ene Science And Technology Co Ltd filed Critical Fujian Min Ene Science And Technology Co Ltd
Priority to CN201910554988.9A priority Critical patent/CN110181043B/zh
Publication of CN110181043A publication Critical patent/CN110181043A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110181043B publication Critical patent/CN110181043B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • 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
    • B22F1/16—Metallic particles coated with a non-metal
    • 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
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/26—Deposition of carbon only
    • 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
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/4417—Methods specially adapted for coating powder
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Abstract

本发明公开了一种石墨烯包覆铜粉的制备方法及装置，包括加热炉体、腔体、运输物料转动装置、圆盘转动装置，进料漏斗，圆盘，物料收集装置，其中转动装置包含有放物料的平台，漏斗固定于腔体，圆盘转动装置连接圆盘可控制圆盘的转动。本发明不用添加隔离剂即可分散铜粉防止高温粘接，将铜粉用石墨烯原位包覆，且系统结构简易。

Description

一种石墨烯包覆铜粉的制备方法及装置
技术领域
本发明属于能源与新材料技术领域，具体涉及一种石墨烯包覆铜粉的制备方法及装置。
背景技术
铜粉作为一种基础工业材料，由于导电导热及耐蚀性能好、表面光洁无磁性，被广泛用于世界汽车工业零部件、散热模组、电子电器、摩擦材料、导电油墨、含油轴承、电触头材料、电碳制品、化工接触、金刚石工具、过滤器、机械零件加工、电工合金等领域，类球形、球形铜粉用于注射成型、焊接材料、电子材料生产领域，在工业生产中发挥着重要作用。
基于能耗和环保等原因，我国以往采用化学还原法和电解法制备铜粉的传统技术正逐渐被雾化制粉技术所替代。随着科学技术的不断发展，材料向高性能化、多功能化、轻量化方向发展，在尽可能不牺牲其原有性能的前提下，进一步谋求铜基粉末材料在强度甚至综合性能方面的改善，将成为该领域研究中的重要方向。
近年来，石墨烯作为一种新型二维薄膜碳材料，在电导、热导以及力学等方面具有远超铜基材料的性能表现(石墨烯电子迁移率超过15000cm2/V·s，热导率高达5000W/m·K，具有高达1TPa的拉伸模量和130GPa的断裂强度)。
因此，已有部分研究人员将石墨烯材料作为增强相加入铜基材料进行复合，获得了导电导热性能和力学性能都有所改善的铜基复合材料。通过增加增强相来提高材料的整体性能是一种非常简便的方法。石墨烯最初被作为添加相是在高分子材料中，因为石墨烯和金属之间的结合力差，所以如何将石墨烯原位的包覆在铜粉上是一个需要解决的问题，现有技术手段可分为两大类，一类是将铜粉与石墨烯材料进行物理共混后，再进行相应后处理得到复合材料，这种技术路线仍无法解决两相材料间良好分散性和相容性的问题；另一类是对铜粉进行前处理，再进行石墨烯的生长，得到复合材料，这种技术路线较好的解决了两相材料间的分散性与相容性，但铜粉的前处理复杂费时，且前处理好坏对后期产物质量的影响较大，不适宜大规模生产。目前主要的方法是通过添加隔离剂来解决铜粉的高温粘接问题，且不说隔离剂分散效果是否最佳，但后续隔离剂的去除依然是一个难题。
发明内容
本发明的目的在于：本发明针对上述问题，提供一种石墨烯包覆铜粉的制备方法及装置，不用添加隔离剂即可分散铜粉防止高温粘接，将铜粉用石墨烯原位包覆，且系统结构简易。
本发明采用的技术方案如下：
一种石墨烯包覆铜粉的制备装置，包括加热炉体和腔体以及由上至下设置在腔体中的运输转动装置、进料装置、圆盘转动装置和物料收集装置，运输转动装置包括用于放置物料的平台，进料装置包括固定于腔体内壁的进料漏斗，圆盘转动装置包括可转动的圆盘，腔体包括设置在下方的进气端和设置在上方的出气端。
本发明的原理为，当铜粉由运输转动装置，通过进料装置作减速后，缓慢的滴落在圆盘的正中央，由圆盘转动装置控制圆盘转动，分散滴于圆盘上的铜粉避免了粘接，同时又保证在腔体内的加热停留时间，从进气端通入的保护气氩气、还原气氢气和碳源甲烷在腔体的低压下被吸入，石墨烯对铜粉进行包覆，最后产品由物料收集装置收集。
进一步地，加热炉体设置在腔体的外壁上。
进一步地，平台位于所述进料漏斗上方，圆盘位于所述进料漏斗下方。
进一步地，平台连接第一电机的输出端。
进一步地，圆盘连接第二电机的输出端。
进一步地，物料收集装置固定设置在腔体的内壁上以用于收集圆盘边缘掉落的物料。
进一步地，出气端连接有用于抽气的机械泵。
采用石墨烯包覆铜粉的制备装置制备石墨烯包覆铜粉的方法，包括以下步骤：
S1.将铜粉放置在平台上，密封腔体，开启出气端的机械泵抽气，从进气端通入保护气氩气及还原气氢气；
S2.开启加热炉体，达到目标温度，通入碳源甲烷；
S3.开启第二电机驱动圆盘转动，开启第一电机驱动平台转动使铜粉进入漏斗后，再进入圆盘中央，石墨烯开始在铜粉表面原位生长，最后产品被物料收集装置收集。
进一步地，步骤S2中目标温度为700-1050℃。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、本发明中在腔体外壁设置加热炉体，使得腔体内部达到约为铜的熔点温度，并在该温度下进行石墨烯包裹铜粉；
2、本发明设置圆盘，当铜粉由运输转动装置的平台，通过进料漏斗减速后，缓慢滴落在圆盘的正中央，铜粉从圆盘正中央向圆盘边缘分散，通过圆盘转动分散铜粉，控制转速达到既不粘接又尽可能的长的滞留时间，避免了高温粘接，实现石墨烯包覆铜粉；
3、本发明工作时，开启出气端的机械泵，将腔体内抽至低压，以利于从进气端通入的保护气氩气、还原气氢气和碳源甲烷在腔体的低压下被吸入，与铜粉接触；
4、本发明结构简单，安操作方便，不用添加隔离剂即可分散铜粉防止高温粘接，将铜粉用石墨烯包覆，有效降低成本，提供效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明制备装置的结构示意图；
图中标记：1-加热炉体，2-腔体，3-第一电机，4-第二电机，5-进料漏斗，6-圆盘，7-物料收集装置，8-平台，9-进气端，10-出气端。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例
本发明较佳实施例提供的一种石墨烯包覆铜粉的制备装置，包括加热炉体1和腔体2以及由上至下设置在腔体2中的运输转动装置、进料装置、圆盘转动装置和物料收集装置7，运输转动装置包括用于放置物料的平台8，进料装置包括固定于腔体2内壁的进料漏斗5，圆盘转动装置包括可转动的圆盘6，腔体2包括设置在下方的进气端9和设置在上方的出气端10。
其中，加热炉体1设置在腔体2的外壁上；在使用中，开启加热炉体1，使得腔体2内部达到目标温度，即700-1050℃，铜基催化甲烷的裂解温度约为1000℃，因此选用在该温度下进行石墨烯包裹铜粉。
其中，平台8位于所述进料漏斗5上方，圆盘6位于所述进料漏斗5下方；当铜粉由运输转动装置的平台8，通过进料装置的进料漏斗5减速后，缓慢滴落在圆盘6的正中央，铜粉从圆盘6正中央向圆盘6边缘分散。
其中，平台8连接第一电机3的输出端；通过第一电机3的驱动平台8转动，使得置于平台8上的铜粉掉落至进料漏斗5。
其中，圆盘6连接第二电机4的输出端；通过第二电机4驱动圆盘6转动，通过圆盘6转动分散铜粉，控制转速达到既不粘接又尽可能的长的滞留时间，避免了高温粘接，以实现石墨烯包覆铜粉。
其中，物料收集装置7固定设置在腔体2的内壁上以用于收集圆盘边缘掉落的物料。
其中，出气端10连接有用于抽气的机械泵；在使用本制备装置进行工作时，开启出气端10的机械泵，将腔体2内抽至低压，以利于从进气端通入的保护气氩气、还原气氢和碳源甲烷在腔体的低压下被吸入。
采用石墨烯包覆铜粉的制备装置制备石墨烯包覆铜粉的方法，包括以下步骤：
S1.将铜粉放置在平台上，密封腔体，开启出气端的机械泵抽气，从进气端通入保护气氩气及还原气氢气；
S2.开启加热炉体，达到1000℃的目标温度，通入碳源甲烷；
S3.开启第二电机驱动圆盘转动，开启第一电机驱动平台转动使铜粉进入漏斗后，再进入圆盘中央，石墨烯开始在铜粉表面原位生长，最后产品被物料收集装置收集。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种石墨烯包覆铜粉的制备装置，其特征在于：包括加热炉体(1)和腔体(2)以及由上至下设置在腔体(2)中的运输转动装置、进料装置、圆盘转动装置和物料收集装置(7)，所述运输转动装置包括用于放置物料的平台(8)，所述进料装置包括固定于腔体(2)内壁的进料漏斗(5)，所述圆盘转动装置包括可转动的圆盘(6)，所述腔体(2)包括设置在下方的进气端(9)和设置在上方的出气端(10)。
2.根据权利要求1所述的石墨烯包覆铜粉的制备装置，其特征在于：所述加热炉体(1)设置在腔体(2)的外壁上。
3.根据权利要求1所述的石墨烯包覆铜粉的制备装置，其特征在于：所述平台(8)位于所述进料漏斗(5)上方，所述圆盘(6)位于所述进料漏斗(5)下方。
4.根据权利要求1所述的石墨烯包覆铜粉的制备装置，其特征在于：所述平台(8)连接第一电机(3)的输出端。
5.根据权利要求1所述的石墨烯包覆铜粉的制备装置，其特征在于：所述圆盘(6)连接第二电机(4)的输出端。
6.根据权利要求1所述的石墨烯包覆铜粉的制备装置，其特征在于：所述物料收集装置(7)固定设置在腔体(2)的内壁上以用于收集圆盘边缘掉落的物料。
7.根据权利要求1所述的石墨烯包覆铜粉的制备装置，其特征在于：所述出气端(10)连接有用于抽气的机械泵。
8.采用权利要求1-7中任一项所述的石墨烯包覆铜粉的制备装置制备石墨烯包覆铜粉的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.将铜粉放置在平台上，密封腔体，开启出气端的机械泵抽气，从进气端通入保护气氩气及还原气氢气；
S2.开启加热炉体，达到目标温度，通入碳源甲烷；
S3.开启第二电机驱动圆盘转动，开启第一电机驱动平台转动使铜粉进入漏斗后，再进入圆盘中央，石墨烯开始在铜粉表面原位生长，最后产品被物料收集装置收集。
9.根据权利要求8所述的石墨烯包覆铜粉的制备装置制备石墨烯包覆铜粉的方法，其特征在于：所述步骤S2中目标温度为700-1050℃。
CN201910554988.9A 2019-06-25 2019-06-25 一种石墨烯包覆铜粉的制备方法及装置 Active CN110181043B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910554988.9A CN110181043B (zh) 2019-06-25 2019-06-25 一种石墨烯包覆铜粉的制备方法及装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910554988.9A CN110181043B (zh) 2019-06-25 2019-06-25 一种石墨烯包覆铜粉的制备方法及装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110181043A true CN110181043A (zh) 2019-08-30
CN110181043B CN110181043B (zh) 2023-06-23

Family

ID=67723259

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910554988.9A Active CN110181043B (zh) 2019-06-25 2019-06-25 一种石墨烯包覆铜粉的制备方法及装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110181043B (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4312444A1 (de) * 1993-04-16 1994-10-20 Leybold Ag Vorrichtung zum Beschichten von Substraten, insbesondere mit magnetisierbaren Werkstoffen
JP2009221550A (ja) * 2008-03-17 2009-10-01 Hitachi Metals Ltd 粉末製造機及び粉末製造方法
CN105965025A (zh) * 2016-07-13 2016-09-28 江苏省特种设备安全监督检验研究院 一种生产高强、高导石墨烯铜基粉末材料的方法及装置
CN107638820A (zh) * 2017-10-29 2018-01-30 成都格莱飞科技股份有限公司 一种石墨烯材料和铜粉混合的装置
CN109732093A (zh) * 2018-11-27 2019-05-10 苏州鼎烯聚材纳米科技有限公司 一种石墨烯/铝合金复合材料的制备方法
CN210132047U (zh) * 2019-06-25 2020-03-10 福建闽烯科技有限公司 一种石墨烯包覆铜粉的制备装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4312444A1 (de) * 1993-04-16 1994-10-20 Leybold Ag Vorrichtung zum Beschichten von Substraten, insbesondere mit magnetisierbaren Werkstoffen
JP2009221550A (ja) * 2008-03-17 2009-10-01 Hitachi Metals Ltd 粉末製造機及び粉末製造方法
CN105965025A (zh) * 2016-07-13 2016-09-28 江苏省特种设备安全监督检验研究院 一种生产高强、高导石墨烯铜基粉末材料的方法及装置
CN107638820A (zh) * 2017-10-29 2018-01-30 成都格莱飞科技股份有限公司 一种石墨烯材料和铜粉混合的装置
CN109732093A (zh) * 2018-11-27 2019-05-10 苏州鼎烯聚材纳米科技有限公司 一种石墨烯/铝合金复合材料的制备方法
CN210132047U (zh) * 2019-06-25 2020-03-10 福建闽烯科技有限公司 一种石墨烯包覆铜粉的制备装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN110181043B (zh) 2023-06-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Gao et al. Advances and challenges of green materials for electronics and energy storage applications: from design to end-of-life recovery
Ramesh et al. Carbon substrates: a review on fabrication, properties and applications
CN109078649A (zh) 一种过渡金属-氮掺杂碳基复合材料及其制备方法
CN104911382A (zh) 一种铜基滑板材料的制备方法
CN110655666B (zh) 一种聚芳醚酮粉末及其制备方法
CN106299261A (zh) 硫化锂/碳复合纳米材料及其制备方法与应用
CN105968662B (zh) 超声电机用碳微米管填充聚合物含油摩擦材料及其制备方法
CN108512006A (zh) 一种铜-石墨-石墨烯电刷及其制备方法
CN107352529A (zh) 一种利用废弃物香蕉皮为原料制备石墨烯材料的方法
CN106282628B (zh) 一种碳纳米管增强铜基复合材料的制备方法
CN102268165A (zh) 一种碳纳米管/聚合物导电复合材料的制备方法
CN103128284A (zh) 激光－感应复合熔化沉积梯度含量的CNTs增强铜基复合材料的方法
CN102703160B (zh) 一种石墨-二硒化铌纳米复合材料的制备方法
Cao et al. High conductivity thermoelectric insulation composite silicone rubber prepared by carbon nanotubes and silicon carbide composite filler
CN109365799A (zh) 石墨烯包覆金属粉体的制备方法及金属基-石墨烯电触点
Shu et al. Effective regulation of thermal conductivity of polyetherimide/low–melting–point alloy composites based on the construction of segregated structure
CN110181043A (zh) 一种石墨烯包覆铜粉的制备方法及装置
CN1827301A (zh) 一种颗粒整形方法及其装置
CN101654746A (zh) 在电接触材料制备中添加碳素物质的方法
CN210132047U (zh) 一种石墨烯包覆铜粉的制备装置
CN108183203A (zh) 多级结构碳化钼/氮掺杂碳复合微球电极材料的制备方法
CN102653862A (zh) 一种氧化铟锡纳米涂层的制备方法
CN105776194B (zh) 一种用于3d打印的石墨烯微片复合材料的制备方法
CN108202144A (zh) 一种导电铜粉的制备方法
CN210134161U (zh) 一种石墨烯铜粉的制备装置

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