CN113967733A - 一种铜基石墨烯的制备方法及电触点的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种铜基石墨烯的制备方法及电触点的制备方法，所述铜基石墨烯的制备方法包括如下步骤：含酚羟基有机物、金属化合物溶解于溶剂中形成浆料，浆料与铜粉混合均匀形成铜基初体；铜基初体干燥形成铜基成品，铜基成品通过化学气相沉积法形成铜基石墨烯初体，最后经由除杂、烘干形成铜基石墨烯成品。所述电触点的制备方法为将按上述方法制备形成的铜基石墨烯成品依次经由压制、烧结、热挤压步骤制备形成电触点。本发明采用含酚羟基的有机物与金属离子发生络合反应，在铜粉中起到防烧结的作用，该防烧结剂不影响后期石墨烯的生长，且后序易除杂，除杂过程不影响成品的性能。铜基石墨烯进一步加工形成的电触点具有良好的导电性能。
Description
技术领域
本发明涉及电触点材料的技术领域，具体涉及一种铜基石墨烯的制备方法及电触点的制备方法。
背景技术
铜是一种具有良好的导电，导热性材料，相比于银具有价格优势，因此在导电材料方面的应用得到广泛关注，如电线，电催化材料等。但是由于铜粉没有良好的抗氧化能力和抗腐蚀能力，在空气中可被氧化成氧化铜和氧化亚铜。在很多应用场景涉及高温和潮湿环境中，由于铜粉的氧化和电化学腐蚀而导致产品失效。因此表面改性对其在潮湿或者高温的应用场景起着至关重要的作用。常规生产的铜粉，厂家对其表面会进行皂化处理，因为表面包裹的为不导电有机物，所以铜粉导电性能会下降，并且有机物在高温会产生老化，因此在高温会存在极大的失效风险。所以，在表面包裹具有良好导电导热，同时耐高温的材料，对铜粉应用场景的扩展具有革命性的作用。
石墨烯因为没有带隙，自问世以来引起广泛关注和研究。但因为不同的合成方法会引入不同程度的缺陷，从而会造成导电能力不同程度的受损。化学气相沉积法自下而上合成石墨烯具有缺陷低，可产量化等优点，为大量合成良好导电石墨烯提供了坚实的方法基础。化学气相沉积法合成石墨烯需要高温环境，使得以铜粉为前驱体进行石墨烯生长的案例中，铜粉会产生烧结现象。为防止铜粉烧结，会采用一些固体粉末进行物理隔绝。此法一般采用干混工艺，使铜粉和防烧结剂进行均匀混合从而达到防烧结目的。常用的防烧结剂有金属氧化物或石墨。采用金属氧化物作为防烧结剂，不仅在与铜粉混合的过程中会产生大量粉尘，而且使用的防烧结剂一般是易于腐蚀性溶液反应去除的金属氧化物，其具有一定的活性，在空气中保存维持化学成分或者物理性能难度会很大，同时后续在清除金属氧化物的除杂工艺中采用腐蚀性溶液，对铜基石墨烯材料本身也会有影响，例如，采用酸性溶液，会在去除杂质的时候同时腐蚀金属表面。而采用石墨作为防烧结剂，因为石墨需要起到防烧结作用，添加量是不能忽略的，后续清除的时候，因为石墨的惰性，从而限制了其分离方式，不能通过化学法完全清除。因此石墨在清洗后还会有一部分残留，这部分残留虽然会对铜基石墨烯材料的抗熔焊性能起到改善作用，但是因为石墨的残留，也会使得制备形成的导电材料的导电性能下降。因此发展一种容易稳定储存，后续工艺容易清洗同时起到表面保护防止烧结的作用显得尤为重要。不过据目前所知，在防烧结剂方面的优化和工艺的创新上少有报道。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种处理过程简单高效、所制备形成的产品稳定、导电性能良好的铜基石墨烯的制备方法以及电触点的制备方法。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种铜基石墨烯的制备方法，包括如下步骤：
步骤S1：含酚羟基有机物、金属化合物溶解于溶剂中形成浆料，浆料与铜粉混合均匀形成铜基初体，其中，含酚羟基有机物以及金属化合物发生络合反应，分布在铜粉表面，形成防烧结剂；
步骤S2：对铜基初体进行干燥，形成铜基成品；
步骤S3：铜基成品采用化学气相沉积法生长石墨烯层，形成铜基石墨烯初体；
步骤S4：铜基石墨烯初体采用溶剂分离法去除杂质，烘干形成铜基石墨烯成品。
优选地，所述步骤S1中，含酚羟基有机物为单宁酸和没食子酸按照质量比为3:1～5:1配比形成的混合有机酸，所述金属化学物为硫酸亚铁。
优选地，所述溶剂为乙醇：乙二醇：丙三醇按照质量比3:1:1～6:1:1混合形成的混合溶液。
优选地，所述步骤S1中，溶剂与混合有机酸的质量比为1:1～1:3，所述硫酸亚铁在浆料中的质量分数为1wt％。
优选地，所述步骤S1中，所述浆料与所述铜粉的质量比为1:5～2:5。
优选地，所述步骤S2中，所述铜基初体的干燥操作为在60℃的鼓风干燥箱中烘5h。
优选地，所述步骤S3中化学气相沉积法包括如下步骤：
步骤S31：铜基成品置于化学气相沉积炉内，向化学气相沉积炉中通入100～150sccm的氩气，使化学气相沉积炉中充满氩气，并将化学气相沉积炉内温度上升至反应温度950～1020℃，保温；
步骤S32：保持氩气的通入，向化学气相沉积炉中通入甲烷和氢气，实现铜基成品上石墨烯的生长，其中，甲烷的流量为4～10sccm，氢气的流量为20～50sccm，生长时间为1～2h；
步骤S33：冷却至室温，制得铜基石墨烯初体。
优选地，所述步骤S4中溶剂分离法包括如下步骤：
步骤S41：将铜基石墨烯初体置于水溶液中进行超声清洗，每次清洗2min，清洗18～20次；
步骤S42：经水洗后的铜基石墨烯初体放入乙醇中进行超声清洗，每次清洗2min，清洗3～5次。
本发明还提供一种电触点的制备方法，采用上述制备形成的铜基石墨烯成品依次经由压制、烧结、热挤压步骤制备形成电触点。
优选地，所述压制步骤为将铜基石墨烯成品以500MPa的压力等静挤压，形成第一坯块；
所述烧结步骤为将挤压形成的第一坯块在氩气保护下以850℃的温度烧结2h，形成第二坯块；
所述热挤压步骤为将烧结形成的第二坯块放入模具中挤压成型，模具温度为850℃，挤压比为50。
本发明铜基石墨烯的制备方法及电触点的制备方法，采用含酚羟基的有机物与金属离子发生络合反应，在铜粉表面形成防烧结剂，起到非常好的防烧结的效果，由于有机物的空隙大、具有柔性，使得此防烧结剂不会影响后序铜粉表面石墨烯的生长，并且该防烧结剂在后序处理过程中可轻易去除，除杂过程不会影响最终成品的性能。
另外，本实施例中防烧结剂为液态，与铜粉为湿法混合，解决了干法混合工艺中的扬尘问题，而且湿法混合更利于防烧结剂在铜粉表面的均匀分布，便于后期采用化学气相沉积法在铜基上生长形成石墨烯。
本发明在防烧结剂的选择和混料方式上进行了优化创新，为铜粉上生长石墨烯并防止铜粉烧结提供了更多原料和工艺的选择性。将铜基石墨烯进一步加工形成电触点，保证了电触点的导电性能，还优化了电触点的抗腐蚀氧化性能。
附图说明
图1是本发明实施例一中铜基石墨烯成品的SEM图；
图2是本发明实施例一中铜基石墨烯成品的拉曼光谱图。
具体实施方式
以下结合给出的实施例，进一步说明本发明铜基石墨烯的制备方法及电触点的制备方法的具体实施方式。本发明铜基石墨烯的制备方法及电触点的制备方法不限于以下实施例的描述。
本发明铜基石墨烯的制备方法，包含以下步骤：
步骤S1：含酚羟基有机物、金属化合物溶解于溶剂中，形成浆料，浆料与铜粉混合均匀形成铜基初体，其中，含酚羟基有机物以及金属化合物发生络合反应，分布在铜粉表面，形成防烧结剂；
步骤S2：对铜基初体进行干燥，形成铜基成品；
步骤S3：铜基成品采用化学气相沉积法生长石墨烯层，形成铜基石墨烯初体；
步骤S4：铜基石墨烯初体采用溶剂分离法去除杂质，烘干形成铜基石墨烯成品。
本发明优化了在化学气相沉积法中铜粉的防烧结剂，利用含酚羟基有机物与金属离子发生络合反应，使其在铜粉表面形成交联网状结构，对铜粉起到防烧结的作用。而在后期化学气相沉积过程中，由于有机物之间的空隙大、具有柔性，铜粉表面形成的有机络合物为化学气相沉积中气体的扩散提供了通道，不会影响石墨烯在铜粉表面的生长。同时，铜粉表面分布的有机络合物对于高温下的分解碳化也能起到有效的物理阻隔作用。因此，采用此种防烧结剂利于后期铜基表面石墨烯层的生长。该种有机物防烧结剂相比于传统的防烧结剂在后期的除杂处理过程中也更为方便，并且除杂处理过程对于最终成品无不良影响，所制备形成的铜基石墨烯成品稳定性好，导电性能优良。
另外，在本发明中，铜粉和防烧结剂通过湿法混合工艺实现混合，解决了干法混合工艺中扬尘的问题，同时，湿法混合工艺使得防烧结剂能更均匀地分散在铜粉的表面，防烧结效果更好。
具体的，步骤S1中，含酚羟基有机物为单宁酸和没食子酸按照质量比为3:1～5:1配比形成的混合有机酸，金属化学物为硫酸亚铁。
单宁酸和没食子酸均为带酚羟基的有机酸，其与硫酸亚铁中的亚铁离子，以及亚铁离子在热处理过程中形成的铁离子发生络合反应，形成交联网状结构，均匀分散于铜粉表面，起到防烧结的作用。单宁酸可防止没食子酸的析出，没食子酸能增加单宁酸的扩散度，两种酸相互之间可实现增溶的效果，利于有机酸铁络合物的形成。
当然，本发明不仅仅限于上述有机物与金属化合物，还可以采用其他含酚羟基有机物和金属化合物发生络合反应，在铜粉表面形成交联网状结构，起到防烧结剂的作用。
值得一提的是，步骤S1中的溶剂为乙醇：乙二醇：丙三醇按照质量比3:1:1～6:1:1混合形成的混合溶液。
混合有机酸和硫酸亚铁均加入溶剂中，配置形成浆料，再与铜粉混合。乙二醇和丙三醇可以保证浆料的湿润性和稳定性，乙醇作为主要分散溶剂能使得浆料更均匀地分布于铜粉表面上。有机酸溶于溶剂中制成浆料的形式进行使用而不是直接将有机酸、硫酸亚铁与铜粉进行混合，避免了有机酸在单独使用时易被氧化，成分不稳定的影响，配置形成的溶剂保证了有机酸能发挥稳定的作用，在铜粉表面形成的络合反应的效果最大化，防烧结的效果也能更好。
进一步，溶剂与混合有机酸的质量比为1:1～1:3，硫酸亚铁在浆料中的质量分数为1wt％；浆料与铜粉的质量比为1:5～2:5。
该配比下，有机酸与铁离子形成的络合物在铜粉表面的含量适宜，且铁离子不会过多，从而避免影响后期的除杂效果以及铜基石墨烯成品的纯度。
需要说明的是，本发明中的铜粉采用微米级，微米级的铜粉能提供更大的表面供石墨烯晶畴进行生长。铜粉和浆料可以通过3D混料机以15rpm的转速混料1h实现混合。
步骤S2中，铜基初体的干燥操作为在60℃的鼓风干燥箱中烘5h。
对铜粉和浆料的混合物进行烘干有助于后期石墨烯在铜基上的生长，防止浆料中的液态溶剂在高温下挥发、分解，从而导致生长石墨烯的化学气相沉积过程受到干扰。本发明对于铜粉和浆料混合物的烘干操作采用在鼓风干燥箱中实现，由于鼓风干燥箱可实现一定程度的低温氧化，使得在烘干过程中铜粉表面会适度氧化，有助于石墨烯生长阶段铜表面的还原重构。
步骤S3中的化学气相沉积法具体包括如下步骤：
步骤S31：铜基成品置于化学气相沉积炉内，向化学气相沉积炉中通入100～150sccm的氩气，使化学气相沉积炉中充满氩气，并将化学气相沉积炉内温度以20℃/min速度上升至反应温度为950～1020℃，保温；
步骤S32：保持氩气的通入，向化学气相沉积炉中通入甲烷和氢气，实现铜基成品上石墨烯的生长，其中，甲烷的流量为4～10sccm，氢气的流量为20～50sccm，生长时间为1～2h；
步骤S33：冷却至室温，制得铜基石墨烯初体。
步骤S3中采用化学气相沉积法在铜基表面生长形成石墨烯层，石墨烯的包覆性好、缺陷低，且石墨烯的生长过程可控，是制备铜基石墨烯非常好的方法。
步骤S4中的溶剂分离法具体包括如下步骤：
步骤S41：将铜基石墨烯初体置于水溶液中进行超声清洗，每次清洗2min，清洗18～20次；
步骤S42：经水洗后的铜基石墨烯初体放入乙醇中进行超声清洗，每次清洗2min，清洗3～5次。
铜基石墨烯初体先后采用水洗和醇洗的方式从而去除其含有的盐类杂质、有机物以及游离的碳杂质。采用上述步骤制备形成的铜基石墨烯的后续除杂处理相比于采用金属氧化物或石墨作为防烧结剂的后续除杂处理更为简单，且不会影响最终产品的性能，因此，本发明采用的防烧结剂对产品具有更好的保护作用。
需要说明的是，如果要求制备高纯铜基石墨烯，本发明中的后序处理过程只需短时间采用酸洗即可实现，由于铁相对于被石墨烯覆盖的铜更易与酸发生反应，因此酸洗操作也不会影响铜基石墨烯成品，并且经酸洗处理后的铜基石墨烯中铁含量能达到千分之一以下。
最后，石墨烯初体经溶剂分离法分离除去杂质后，在真空条件下进行烘干，烘干温度为60℃，时间为2h，形成铜基石墨烯成品。
本发明电触点的制备方法，采用上述方法制备形成的铜基石墨烯成品依次经由压制、烧结、热挤压步骤形成电触点。
具体的，上述压制步骤为将铜基石墨烯成品以500MPa的压力等静挤压，形成第一坯块；上述烧结步骤为将挤压形成的第一坯块在氩气保护下以850℃的温度烧结2h，形成第二坯块；上述热挤压步骤为将烧结形成的第二坯块放入模具中挤压成型，所述模具温度为850℃，挤压比为50。
所制备形成的电触点按照尺寸要求对其进行切割，即可直接进行使用。采用上述方法制备形成的电触点具有优异的抗熔焊能力、抗腐蚀能力以及优良的工艺兼容性，可实现大规模生产。
下面通过实施例一～实施例四对本发明中的铜基石墨烯的制备方法及电触点的制备方法作更具体的说明。
实施例一
本实施例铜基石墨烯的制备方法及电触点的制备方法的具体步骤为：
步骤S1：乙醇：乙二醇：丙三醇按照质量比为3:1:1配置形成溶剂，单宁酸和没食子酸按照质量比为3:1的配比混合形成混合有机酸，将混合有机酸加入到溶剂中，并随后加入1wt％的硫酸亚铁，配置形成浆料，其中，混合有机酸和溶剂的质量比为1:1。取200目的铜粉与浆料按照质量比为5：2放入混料机中，以15rpm运行1h，完成混合，浆料与铜粉混合形成铜基初体，浆料中的有机酸与硫酸亚铁形成络合物，分布在铜粉表面，作为铜粉的防烧结剂。在上述混料过程中，为了使铜粉与浆料混合均匀，可以向混料机中加入四分之一粉体容积的乙醇，在后序的工序中，乙醇会蒸发去除。
步骤S2：将铜基初体放入鼓风干燥箱中，在60℃的温度下，干燥5h，形成铜基成品。
步骤S3：铜基成品粉体平铺在石英舟上，并将石英舟放入化学气相沉积炉的反应室内，将反应室的气压抽至10-2Pa后，关闭真空泵，开始进行石墨烯的生长。具体操作为：
步骤S31：向化学气相沉积炉中通入100sccm的氩气，使化学气相沉积炉中充满氩气至常压状态，打开排气阀，随后使反应室内温度以20℃/min的升温速率上升至反应温度1000℃，保温；
步骤S32：保持氩气的通入，向化学气相沉积炉中通入甲烷和氢气，实现铜基成品上石墨烯的生长，其中，甲烷的流量为10sccm，氢气的流量为50sccm，生长时间为1h；
步骤S33：冷却至室温，制得铜基石墨烯初体。
S4：将铜基石墨烯初体放入烧杯内，倒入自来水在超声波辅助下让杂质脱离铜基石墨烯初体表面并分散于溶液中，2分钟后关闭超声，将液体排出并倒入新的自来水，清洗18次后，倒入乙醇按照相同的清洗参数，清洗3遍。随后，将清洗完成的产品在真空条件下进行烘干，烘干温度为60℃，烘干时间为2h，形成铜基石墨烯成品，其成分表征如图1和图2所示。
铜基石墨烯成品以500Mpa的压力进行等静挤压，将压好后的坯块在氩气的保护下烧结2h，烧结温度为850℃。将烧结后的锭坯放入热挤压机，模具温度为850℃，挤压比为50，挤压成型，形成电触点。
本实例中所制备形成的铜基石墨烯电触点的密度为8.59g/cm3、电阻率为2.21μΩ.cm，硬度为HV97。
实施例二
本实施例铜基石墨烯的制备方法及电触点的制备方法的具体步骤为：
步骤S1：乙醇：乙二醇：丙三醇按照质量比为4:1:1配置形成溶剂，单宁酸和没食子酸按照4:1的质量配比混合形成混合有机酸，将混合有机酸加入到溶剂中，并随后加入1wt％的硫酸亚铁，配置形成浆料，其中，混合有机酸和溶剂的质量比为3:1。取200目的铜粉与浆料按照质量比为5：1放入混料机中，以15rpm运行1h，完成混合，浆料与铜粉混合形成铜基初体，浆料中的有机酸与硫酸亚铁形成络合物，分布在铜粉表面，作为铜粉的防烧结剂。
步骤S2：将铜基初体放入鼓风干燥箱中，在60℃的温度下，干燥5h，形成铜基成品。
步骤S3：铜基成品粉体平铺在石英舟上，并将石英舟放入化学气相沉积炉的反应室内，将反应室的气压抽至10-2Pa后，关闭真空泵，开始进行石墨烯的生长。具体操作为：
步骤S31：向化学气相沉积炉中通入150sccm的氩气，使化学气相沉积炉中充满氩气至常压状态，打开排气阀，随后使反应室内温度以20℃/min的升温速率上升至反应温度950℃，保温；
步骤S32：保持氩气的通入，向化学气相沉积炉中通入甲烷和氢气，实现铜基成品上石墨烯的生长，其中，甲烷的流量为4sccm，氢气的流量为20sccm，生长时间为2h；
步骤S33：冷却至室温，制得铜基石墨烯初体。
S4：将铜基石墨烯初体放入烧杯内，倒入自来水在超声波辅助下让杂质脱离铜基石墨烯初体表面并分散于溶液中，2分钟后关闭超声，将液体排出并倒入新的自来水，清洗20次后，倒入乙醇按照相同的清洗参数，清洗5遍。随后，将清洗完成的产品在真空条件下进行烘干，烘干温度为60℃，烘干时间为2h，形成铜基石墨烯成品，其成分表征如图1和图2所示。
铜基石墨烯成品以500Mpa的压力进行等静挤压，将压好后的坯块在氩气的保护下烧结2h，烧结温度为850℃。将烧结后的锭坯放入热挤压机，模具温度为850℃，挤压比为50，挤压成型，形成电触点。
本实例中所制备形成的铜基石墨烯电触点的密度为8.56g/cm3、电阻率为2.26μΩ.cm，硬度为HV96。
实施例三
本实施例铜基石墨烯的制备方法及电触点的制备方法的具体步骤为：
步骤S1：乙醇：乙二醇：丙三醇按照质量比为5:1:1配置形成溶剂，单宁酸和没食子酸按照质量比为4:1的配比混合形成混合有机酸，将混合有机酸加入到溶剂中，并随后加入1wt％的硫酸亚铁，配置形成浆料，其中，混合有机酸和溶剂的质量比为2:1。取200目的铜粉与浆料按照质量比为5:1.5放入混料机中，以15rpm运行1h，完成混合，浆料与铜粉混合形成铜基初体，浆料中的有机酸与硫酸亚铁形成络合物，分布在铜粉表面，作为铜粉的防烧结剂。
步骤S2：将铜基初体放入鼓风干燥箱中，在60℃的温度下，干燥5h，形成铜基成品。
步骤S3：铜基成品粉体平铺在石英舟上，并将石英舟放入化学气相沉积炉的反应室内，将反应室的气压抽至10-2Pa后，关闭真空泵，开始进行石墨烯的生长。具体操作为：
步骤S31：向化学气相沉积炉中通入100sccm的氩气，使化学气相沉积炉中充满氩气至常压状态，打开排气阀，随后使反应室内温度以20℃/min的升温速率上升至反应温度1020℃，保温；
步骤S32：保持氩气的通入，向化学气相沉积炉中通入甲烷和氢气，实现铜基成品上石墨烯的生长，其中，甲烷的流量为6sccm，氢气的流量为30sccm，生长时间为1.5h；
步骤S33：冷却至室温，制得铜基石墨烯初体。
S4：将铜基石墨烯初体放入烧杯内，倒入自来水在超声波辅助下让杂质脱离铜基石墨烯初体表面并分散于溶液中，2分钟后关闭超声，将液体排出并倒入新的自来水，清洗18次后，倒入乙醇按照相同的清洗参数，清洗5遍。随后，将清洗完成的产品在真空条件下进行烘干，烘干温度为60℃，烘干时间为2h，形成铜基石墨烯成品，其成分表征如图1和图2所示。
铜基石墨烯成品以500Mpa的压力进行等静挤压，将压好后的坯块在氩气的保护下烧结2h，烧结温度为850℃。将烧结后的锭坯放入热挤压机，模具温度为850℃，挤压比为50，挤压成型，形成电触点。
本实例中所制备形成的铜基石墨烯电触点的密度为8.60g/cm3、电阻率为2.16μΩ.cm，硬度为HV99。
实施例四
本实施例铜基石墨烯的制备方法及电触点的制备方法的具体步骤为：
步骤S1：乙醇：乙二醇：丙三醇按照质量比为6:1:1配置形成溶剂，单宁酸和没食子酸按照质量比为5:1的配比混合形成混合有机酸，将混合有机酸加入到溶剂中，并随后加入1wt％的硫酸亚铁，配置形成浆料，其中，混合有机酸和溶剂的质量比为2:1。取200目的铜粉与浆料按照质量比为5：1放入混料机中，以15rpm运行1h，完成混合，浆料与铜粉混合形成铜基初体，浆料中的有机酸与硫酸亚铁形成络合物，分布在铜粉表面，作为铜粉的防烧结剂。
步骤S2：将铜基初体放入鼓风干燥箱中，在60℃的温度下，干燥5h，形成铜基成品。
步骤S3：铜基成品粉体平铺在石英舟上，并将石英舟放入化学气相沉积炉的反应室内，将反应室的气压抽至10-2Pa后，关闭真空泵，开始进行石墨烯的生长。具体操作为：
步骤S31：向化学气相沉积炉中通入120sccm的氩气，使化学气相沉积炉中充满氩气至常压状态，打开排气阀，随后使反应室内温度以20℃/min的升温速率上升至反应温度1000℃，保温；
步骤S32：保持氩气的通入，向化学气相沉积炉中通入甲烷和氢气，实现铜基成品上石墨烯的生长，其中，甲烷的流量为10sccm，氢气的流量为50sccm，生长时间为1h；
步骤S33：冷却至室温，制得铜基石墨烯初体。
S4：将铜基石墨烯初体放入烧杯内，倒入自来水在超声波辅助下让杂质脱离铜基石墨烯初体表面并分散于溶液中，2分钟后关闭超声，将液体排出并倒入新的自来水，清洗19次后，倒入乙醇按照相同的清洗参数，清洗4遍。随后，将清洗完成的产品在真空条件下进行烘干，烘干温度为60℃，烘干时间为2h，形成铜基石墨烯成品，其成分表征如图1和图2所示。
铜基石墨烯成品以500Mpa的压力进行等静挤压，将压好后的坯块在氩气的保护下烧结2h，烧结温度为850℃。将烧结后的锭坯放入热挤压机，模具温度为850℃，挤压比为50，挤压成型，形成电触点。
本实例中所制备形成的铜基石墨烯电触点的密度为8.63g/cm3、电阻率为2.02μΩ.cm，硬度为HV99。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种铜基石墨烯的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1：含酚羟基有机物、金属化合物溶解于溶剂中形成浆料，浆料与铜粉混合均匀形成铜基初体，其中，含酚羟基有机物以及金属化合物发生络合反应，分布在铜粉表面，形成防烧结剂；
步骤S2：对铜基初体进行干燥，形成铜基成品；
步骤S3：铜基成品采用化学气相沉积法生长石墨烯层，形成铜基石墨烯初体；
步骤S4：铜基石墨烯初体采用溶剂分离法去除杂质，烘干形成铜基石墨烯成品。
2.根据权利要求1所述的铜基石墨烯的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，含酚羟基有机物为单宁酸和没食子酸按照质量比为3:1～5:1配比形成的混合有机酸，所述金属化学物为硫酸亚铁。
3.根据权利要求2所述的铜基石墨烯的制备方法，其特征在于，所述溶剂为乙醇：乙二醇：丙三醇按照质量比3:1:1～6:1:1混合形成的混合溶液。
4.根据权利要求3所述的铜基石墨烯的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，溶剂与混合有机酸的质量比为1:1～1:3，所述硫酸亚铁在浆料中的质量分数为1wt％。
5.根据权利要求3所述的铜基石墨烯的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述浆料与所述铜粉的质量比为1:5～2:5。
6.根据权利要求1所述的铜基石墨烯的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述铜基初体的干燥操作为在60℃的鼓风干燥箱中烘5h。
7.根据权利要求1所述的铜基石墨烯的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中化学气相沉积法包括如下步骤：
步骤S31：铜基成品置于化学气相沉积炉内，向化学气相沉积炉中通入100～150sccm的氩气，使化学气相沉积炉中充满氩气，并将化学气相沉积炉内温度上升至反应温度950～1020℃，保温；
步骤S32：保持氩气的通入，向化学气相沉积炉中通入甲烷和氢气，实现铜基成品上石墨烯的生长，其中，甲烷的流量为4～10sccm，氢气的流量为20～50sccm，生长时间为1～2h；
步骤S33：冷却至室温，制得铜基石墨烯初体。
8.根据权利要求1所述的铜基石墨烯的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中溶剂分离法包括如下步骤：
步骤S41：将铜基石墨烯初体置于水溶液中进行超声清洗，每次清洗2min，清洗18～20次；
步骤S42：经水洗后的铜基石墨烯初体放入乙醇中进行超声清洗，每次清洗2min，清洗3～5次。
9.一种电触点的制备方法，其特征在于，采用上述权利要求1～8中任意一项所述的铜基石墨烯成品依次经由压制、烧结、热挤压步骤制备形成电触点。
10.根据权利要求9所述的电触点的制备方法，其特征在于，所述压制步骤为将铜基石墨烯成品以500MPa的压力等静挤压，形成第一坯块；
所述烧结步骤为将挤压形成的第一坯块在氩气保护下以850℃的温度烧结2h，形成第二坯块；
所述热挤压步骤为将烧结形成的第二坯块放入模具中挤压成型，模具温度为850℃，挤压比为50。
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2020
- 2020-07-23 CN CN202010717715.4A patent/CN113967733B/zh active Active
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