一種原位生長石墨烯增強銅基電接觸材料的制備方法
【技術領域】
[0001 ]本發明涉及銅基電接觸材料的制備方法。
【背景技術】
[0002]電接觸材料主要應用于開關電器，儀器儀表等的接觸部件，直接承擔接通、斷開電路并承載正常工作電流或在一定的時間內承載過載電流的作用。電接觸材料廣泛應用于各類繼電器、空氣開關、交直流接觸器等低壓電器行業，涉及現代社會中的民用、工業、軍事、航空、航天、信息等各個領域，各類電器的關鍵功能，，如配電電器的通斷能力，繼電器的可靠性，控制電器的電氣壽命，都取決于電接觸材料的工作性能和質量。因此電接觸材料是影響開關電器通斷轉換能力和可靠性的關鍵因素，同時電接觸材料又是開關電器中最薄弱和容易出故障的環節，一旦不能正常工作，將引起極為嚴重的后果。在強電領域中，目前應用最廣泛的主要是銀基電接觸材料，主要用于低壓電器、家用電器等。金屬銀的電導率高、導熱性好，在大氣條件下具有可靠的化學穩定性和良好的抗氧化性。雖然銀的綜合物理性能最適宜制備電接觸材料，但銀屬貴金屬，資源稀缺，價格昂貴，隨著電器的日益發展和規模不斷擴大，銀的產量和較低的性價比已經不能滿足市場的剛性需要。因此，節銀、代銀電接觸材料的研究近幾年來越來越受到重視。
[0003]銅是一種生活中常見的金屬，價格低廉、導電導熱性能優秀，其電導率較高，塑性和耐腐蝕性能良好，是代替銀的最佳選擇。但是傳統的銅和銅合金力學性能較差，抗熔焊性能和分斷能力差，限制了其在電接觸材料上的使用。工業上，材料復合化的方法能夠顯著地提高銅基材料的性能，但常見的第二相如氧化物陶瓷Α1203、Υ203等均具有電絕緣性能，增大了其接觸電阻。石墨烯是目前發現的唯一存在的一種由碳原子致密堆積而成的二維蜂窩狀晶格結構的環保型碳質新材料，其厚度通常在10nm以內，具有超大比表面積(2630m2/g)，是目前已知強度最高的材料(達130GPa)，其載流迀移率高達150000cmVVs，熱導率高達5150w(m.K)。因此，如能將石墨烯的優異性能引入到銅基復合材料中，將為銅基復合材料的設計和性能提升帶來巨大影響。

【發明內容】

[0004]本發明要解決現有銀基電接觸復合材料價格高昂，性價比低的問題，用性能良好的銅基復合材料代替金屬銀時，存在石墨烯在銅中的分散不均勻、缺陷的問題，而提供一種原位生長石墨烯增強銅基電接觸材料的制備方法。
[0005]—種原位生長石墨烯增強銅基電接觸材料的制備方法，具體是按照以下步驟進行的:
[0006]—、將銅粉置于等離子體增強化學氣相沉積真空裝置中，抽真空后，以氣體流量為30sCCm通入氫氣，調節等離子體增強化學氣相沉積真空裝置中壓強為200Pa，并在壓強為200Pa和氫氣氣氛下，將溫度升溫至400°C?800°C，并在溫度為400°C?800°C的條件下，退火保溫15min?25min;
[0007]二、通入甲烷氣體及氬氣，調節甲烷氣體流量為lsccm?20sCCm，調節氬氣氣體流量為lOOsccm，調節等離子體增強化學氣相沉積真空裝置中壓強為200Pa?lOOOPa，然后在射頻功率為50W?200W、壓強為200Pa?lOOOPa和溫度為400°C?800°C的條件下進行沉積，沉積時間為lmin?5min，關閉射頻電源和加熱電源，冷卻至室溫，得完成一種原位生長石墨烯增強銅基電接觸材料的制備方法。
[0008]本發明采用等離子體化學氣相沉積方法原位在銅粉末表面生長石墨烯，石墨烯在銅基復合粉末中均勻分散，實現了一種原位生長石墨烯增強銅基電接觸材料的制備。
[0009]本發明的有益效果是:
[0010]1、通過原位在銅粉末表面生長石墨烯，可以有效地改善銅基復合材料的力學、熱學及電學性能，最終制備出高性能的石墨烯/銅基電接觸復合粉末，可以替代銀基電接觸材料。
[0011]2、本發明采用化學氣相沉積方法原位生長石墨烯，保證了銅粉末中石墨烯材料的質量和均勻分散性，避免了石墨烯/銅基電接觸復合粉末中石墨烯片的團聚，真正意義上實現了石墨烯對銅基電接觸復合粉末性能的改善。
[0012]3、本發明方法簡單高效，適合大規模工業化生產。
[0013]本發明用于一種原位生長石墨烯增強銅基電接觸材料的制備方法。
【附圖說明】
[0014]圖1為實施例一制備的原位生長石墨烯增強的銅基電接觸材料的光學顯微鏡圖。
【具體實施方式】
[0015]本發明技術方案不局限于以下所列舉的【具體實施方式】，還包括各【具體實施方式】之間的任意組合。
[0016]【具體實施方式】一:本實施方式所述的一種原位生長石墨烯增強銅基電接觸材料的制備方法，具體是按照以下步驟進行的:
[0017]—、將銅粉置于等離子體增強化學氣相沉積真空裝置中，抽真空后，以氣體流量為30sCCm通入氫氣，調節等離子體增強化學氣相沉積真空裝置中壓強為200Pa，并在壓強為200Pa和氫氣氣氛下，將溫度升溫至400°C?800°C，并在溫度為400°C?800°C的條件下，退火保溫15min?25min;
[0018]二、通入甲烷氣體及氬氣，調節甲烷氣體流量為lsccm?20sCCm，調節氬氣氣體流量為lOOsccm，調節等離子體增強化學氣相沉積真空裝置中壓強為200Pa?1000Pa，然后在射頻功率為50W?200W、壓強為200Pa?lOOOPa和溫度為400°C?800°C的條件下進行沉積，沉積時間為lmin?5min，關閉射頻電源和加熱電源，冷卻至室溫，得完成一種原位生長石墨烯增強銅基電接觸材料的制備方法。
[0019]本實施方式的有益效果是:
[0020]1、通過原位在銅粉末表面生長石墨烯，可以有效地改善銅基復合材料的力學、熱學及電學性能，最終制備出高性能的石墨烯/銅基電接觸復合粉末，可以替代銀基電接觸材料。
[0021]2、本實施方式采用化學氣相沉積方法原位生長石墨烯，保證了銅粉末中石墨烯材料的質量和均勻分散性，避免了石墨烯/銅基電接觸復合粉末中石墨烯片的團聚，真正意義上實現了石墨烯對銅基電接觸復合粉末性能的改善。
[0022]3、本實施方式方法簡單高效，適合大規模工業化生產。
[0023]【具體實施方式】二:本實施方式與【具體實施方式】一不同的是:步驟一中所述的銅粉的粒徑為lOOnm?ΙΟΟμπι。其它與【具體實施方式】一相同。
[0024]【具體實施方式】三:本實施方式與【具體實施方式】一或二之一不同的是:步驟一中所述的銅粉的純度為質量百分含量99%以上。其它與【具體實施方式】一或二相同。
[0025]【具體實施方式】四:本實施方式與【具體實施方式】一至三之一不同的是:步驟一中并在壓強為200Pa和氫氣氣氛下，將溫度升溫至400°C，并在溫度為400°C的條件下，退火保溫15min?25min。其它與【具體實施方式】一至三相同。
[0026]【具體實施方式】五:本實施方式與【