一種銅?石墨烯復(fù)合材料的制備方法及電氣設(shè)備導(dǎo)電回路的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種銅?石墨烯復(fù)合材料的制備方法及電氣設(shè)備導(dǎo)電回路的制備方法。銅?石墨烯復(fù)合材料的制備方法包括：真空條件下，以噴霧形式向銅熔體中加入石墨烯漿體，攪拌混合，鑄造，即得銅?石墨烯復(fù)合材料；該復(fù)合材料中，石墨烯的質(zhì)量為銅質(zhì)量的1％～10％。本發(fā)明提供的銅?石墨烯復(fù)合材料的制備方法，石墨烯漿料以噴霧形式加入到銅熔體中，避免了石墨烯之間的團(tuán)聚；石墨烯加入銅熔體中可以起到彌散強(qiáng)化的作用，增加復(fù)合材料的硬度、導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性。本發(fā)明的銅?石墨烯復(fù)合材料的制備方法，工藝簡單，生產(chǎn)成本低，所得銅?石墨烯復(fù)合材料可用于電氣設(shè)備的導(dǎo)電回路材料，進(jìn)而有效降低電氣設(shè)備的溫升。
【專利說明】
-種銅-石墨稀復(fù)合材料的制備方法及電氣設(shè)備導(dǎo)電回路的 制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于石墨締-金屬復(fù)合材料領(lǐng)域，具體設(shè)及一種銅-石墨締復(fù)合材料的制備 方法及電氣設(shè)備導(dǎo)電回路的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 當(dāng)電流通過電氣設(shè)備(真空斷路器、導(dǎo)電回路等）的導(dǎo)電回路時會產(chǎn)生熱量，進(jìn)而 使電氣設(shè)備的溫度高于環(huán)境溫度，產(chǎn)生溫升。電氣設(shè)備的溫升應(yīng)控制在相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)推薦的范 圍內(nèi)，才能使電氣設(shè)備安全、高效的運(yùn)行。隨著目前電氣設(shè)備大型化、高壓化的發(fā)展，高額定 電流的電氣設(shè)備不斷涌現(xiàn)，電氣設(shè)備的溫升也越來越大，多數(shù)電氣設(shè)備的實(shí)際溫升往往超 出安全范圍，給電氣設(shè)備的安全運(yùn)行帶來隱患。
[0003] 通過制造高導(dǎo)熱、高導(dǎo)電的導(dǎo)電回路材料是降低電氣設(shè)備溫升的方法之一。石墨 締是一種新型二維納米材料，其納米片是由SP2雜化碳原子組成的單原子層厚度的二維材 料，其強(qiáng)度高達(dá)l.OlTPa，導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá)5300w/m ? k，常溫下電子遷移率超過200000cm^v ? S，電阻率約1Q .m，具有強(qiáng)度高、導(dǎo)熱性好、電阻率低的特點(diǎn)。制備性能優(yōu)良的石墨締/金屬 復(fù)合材料已成為研究熱點(diǎn)之一。
[0004] CN105063405A公開了一種銅基締合金的制備方法，該方法包括:制備石墨締和/或 銅合金混合粉體、裝入包套真空除氣、熱等靜壓、重烙、均勻化處理。該方法通過高能球磨制 備銅基石墨締合金預(yù)制錠，重烙到銅合金溶液中，改善了石墨締與銅合金的潤濕性。
[0005] 現(xiàn)有技術(shù)中，銅-石墨締復(fù)合材料的制備方法復(fù)雜，生產(chǎn)成本高，難W實(shí)現(xiàn)工業(yè)化 生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種銅-石墨締復(fù)合材料的制備方法，從而解決現(xiàn)有技術(shù)中 銅-石墨締復(fù)合材料的制備方法復(fù)雜，生產(chǎn)成本高的問題。
[0007] 本發(fā)明的第二個目的是提供一種電氣設(shè)備導(dǎo)電回路的制備方法。
[000引為了實(shí)現(xiàn)W上目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：
[0009] -種銅-石墨締復(fù)合材料的制備方法，包括:真空條件下，W噴霧形式向銅烙體中 加入石墨締漿體，攬拌混合，鑄造，即得銅-石墨締復(fù)合材料;該復(fù)合材料中，石墨締的質(zhì)量 為銅質(zhì)量的1%~10%。
[0010] 所述石墨締漿體由W下重量百分比的組分組成:溶劑70%~95%，石墨締粉4.5% ~27%，分散劑0.5 %~3 %。
[0011] 優(yōu)選的，溶劑為水或乙醇。分散劑為二甲基甲酯胺(DMF)或N-甲基化咯燒酬(NMP)。 石墨締粉的粒度為1~20皿。
[0012] 該石墨締漿料在制備時，向溶劑中加入分散劑混勻，再加入石墨締粉，混合均勻， 即得。
[0013] 銅烙體的溫度為1100°C~1300°C。
[0014] 本發(fā)明提供的銅-石墨締復(fù)合材料的制備方法，石墨締漿料W噴霧形式加入到銅 烙體中，避免了石墨締之間的團(tuán)聚;石墨締加入銅烙體中可W起到彌散強(qiáng)化的作用，增加復(fù) 合材料的硬度、導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性。本發(fā)明的銅-石墨締復(fù)合材料的制備方法，工藝簡單，生產(chǎn) 成本低，所得銅-石墨締復(fù)合材料可用于電氣設(shè)備的導(dǎo)電回路材料，進(jìn)而有效降低電氣設(shè)備 的溫升。
[0015] -種電氣設(shè)備導(dǎo)電回路的制備方法，包括:真空條件下，W噴霧形式向銅烙體中加 入石墨締漿體，攬拌混合，鑄造成導(dǎo)電回路零部件，組裝成導(dǎo)電回路，即得;該導(dǎo)電回路零部 件中，石墨締的質(zhì)量為銅質(zhì)量的1 %~10%。
[0016] 所述石墨締漿體由W下重量百分比的組分組成:溶劑70 %~95 %，石墨締粉4.5 % ~27 %，分散劑0.5 %~3 %。優(yōu)選的，溶劑為水或乙醇。分散劑為二甲基甲酯胺(DMF)或N-甲 基化咯燒酬(NMP)。石墨締粉的粒度為1~20皿。
[0017] 銅烙體的溫度為1100°C~1300°C。
[0018] 電氣設(shè)備W真空滅弧室為例，導(dǎo)電回路包括電連接的靜導(dǎo)電桿、動導(dǎo)電桿。采用上 述制備方法，相應(yīng)鑄造成靜導(dǎo)電桿、動導(dǎo)電桿，再依照現(xiàn)有技術(shù)組裝成真空滅弧室即可。檢 測由發(fā)明的復(fù)合材料制成的導(dǎo)電回路，在大額定電流下，可降低溫升3~10°C，大大提高了 大型電氣設(shè)備運(yùn)行的安全性。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0020] 實(shí)施例1
[0021] 本實(shí)施例的電氣設(shè)備導(dǎo)電回路的制備方法，是在真空條件下，采用噴霧機(jī)將石墨 締漿體W噴霧形式(霧滴平均直徑小于150微米)加入銅烙體中，噴霧機(jī)的功率為IkW，轉(zhuǎn)速 為3000r/min;銅烙體的溫度為1100°C，噴霧期間W500r/min的速度攬拌，噴霧后，WlOOOr/ min的速度攬拌20min，鑄造成真空滅弧室用靜導(dǎo)電桿、動導(dǎo)電桿;組裝成真空滅弧室導(dǎo)電回 路;該導(dǎo)電回路為銅-石墨締復(fù)合材料，其中石墨締的質(zhì)量為銅質(zhì)量的1 % ;
[0022] 石墨締漿體由W下重量百分比的組分組成:水70%，石墨締粉27%，NMP 3%;石墨 締粉的粒度為1皿;將水、NMP混勻，再加入石墨締粉混合均勻，即得石墨締漿體。
[0023] 實(shí)施例2
[0024] 本實(shí)施例的電氣設(shè)備導(dǎo)電回路的制備方法，是在真空條件下，采用噴霧機(jī)將石墨 締漿體W噴霧形式(霧滴平均直徑小于150微米)混入銅烙體中，噴霧機(jī)的功率為lOkW，轉(zhuǎn)速 為1000化/min;銅烙體的溫度為1200°C，噴霧期間W2000r/min的速度攬拌，噴霧后，W 30(K)r/min的速度攬拌60min，鑄造成真空滅弧室用靜導(dǎo)電桿、動導(dǎo)電桿;組裝成真空滅弧室 導(dǎo)電回路;該導(dǎo)電回路為銅-石墨締復(fù)合材料，其中石墨締的質(zhì)量為銅質(zhì)量的5%;
[0025] 石墨締漿體由W下重量百分比的組分組成：乙醇78%，石墨締粉20%，DMF 2%;石 墨締粉的粒度為祉m;將乙醇、DMF混勻，再加入石墨締粉混合均勻，即得石墨締漿體。
[00%] 實(shí)施例3
[0027]本實(shí)施例的電氣設(shè)備導(dǎo)電回路的制備方法，是在真空條件下，采用噴霧機(jī)將石墨 締漿體W噴霧形式(霧滴平均直徑小于150微米)混入銅烙體中，噴霧機(jī)的功率為5kW，轉(zhuǎn)速 為5000r/min;銅烙體的溫度為1250°C，噴霧期間WlOOOr/min的速度攬拌，噴霧后，W 20(K)r/min的速度攬拌30min，鑄造成真空滅弧室用靜導(dǎo)電桿、動導(dǎo)電桿;組裝成真空滅弧室 導(dǎo)電回路;該導(dǎo)電回路為銅-石墨締復(fù)合材料，其中石墨締的質(zhì)量為銅質(zhì)量的8%;
[0028] 石墨締漿體由W下重量百分比的組分組成:水89%，石墨締粉10%，NMP 1%;石墨 締粉的粒度為10皿;將水、NMP混勻，再加入石墨締粉混合均勻，即得石墨締漿體。
[00巧]實(shí)施例4
[0030]本實(shí)施例的電氣設(shè)備導(dǎo)電回路的制備方法，是在真空條件下，采用噴霧機(jī)將石墨 締漿體W噴霧形式(霧滴平均直徑小于150微米)混入銅烙體中，噴霧機(jī)的功率為8kW，轉(zhuǎn)速 為8000r/min ;銅烙體的溫度為1300°C，噴霧期間W 1500r/min的速度攬拌，噴霧后，W 25(K)r/min的速度攬拌40min，鑄造成真空滅弧室用靜導(dǎo)電桿、動導(dǎo)電桿;組裝成真空滅弧室 導(dǎo)電回路;該導(dǎo)電回路為銅-石墨締復(fù)合材料，其中石墨締的質(zhì)量為銅質(zhì)量的10%;
[00別]石墨締漿體由W下重量百分比的組分組成：乙醇95%，石墨締粉4.5%，DMF 0.5% ;石墨締粉的粒度為20WI1;將乙醇、DMF混勻，再加入石墨締粉混合均勻，即得石墨締漿 體。
[0032] 在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，可采用上述方法將石墨締加入銅烙體中，選擇適宜的 模具，鑄造成其他類型的電氣設(shè)備導(dǎo)電回路零部件，如母線等，從而可W大幅度地降低電氣 設(shè)備的溫升。
[0033] 試驗(yàn)例
[0034] 將各實(shí)施例的靜導(dǎo)電桿、動導(dǎo)電桿按現(xiàn)有技術(shù)組裝成真空滅弧室，對比例的真空 滅弧室靜導(dǎo)電桿、動導(dǎo)電桿材料均為銅。檢測各實(shí)施例和對比例的真空滅弧室在2000A電流 下的溫升值，檢測方法參照GB/T 11022-2011高壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)的共用技術(shù)要 求標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，結(jié)果如表1所示。
[0035] 表1各實(shí)施例和對比例的真空滅弧室的溫升檢測結(jié)果
[0036]
[0037] 由表1的結(jié)果可知，本發(fā)明的銅-石墨締復(fù)合材料在作為導(dǎo)電材料應(yīng)用時，在2000A 的大額定電流下，可有效降低溫升：TC~10°C，從而保證了電氣設(shè)備在較大額定電流下仍能 安全運(yùn)行，延長電氣設(shè)備的使用壽命。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種銅-石墨烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括:真空條件下，以噴霧形式向 銅恪體中加入石墨稀衆(zhòng)體，攪拌混合，鑄造，即得銅-石墨稀復(fù)合材料;該復(fù)合材料中，石墨 稀的質(zhì)量為銅質(zhì)量的1 %~10 %。2. 如權(quán)利要求1所述的銅-石墨稀復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述石墨稀衆(zhòng)體 由以下重量百分比的組分組成：溶劑70 %~95 %，石墨烯粉4.5 %~27 %，分散劑0.5 %~ 3%〇3. 如權(quán)利要求2所述的銅-石墨烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，溶劑為水或乙醇。4. 如權(quán)利要求2所述的銅-石墨烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，分散劑為二甲基 甲酰胺或N-甲基吡咯烷酮。5. 如權(quán)利要求1~4任一項(xiàng)所述的銅-石墨稀復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，銅恪體 的溫度為1100 °C~1300 °C。6. -種電氣設(shè)備導(dǎo)電回路的制備方法，其特征在于，包括:真空條件下，以噴霧形式向 銅熔體中加入石墨烯漿體，攪拌混合，鑄造成導(dǎo)電回路零部件，組裝成導(dǎo)電回路，即得;該導(dǎo) 電回路零部件中，石墨烯的質(zhì)量為銅質(zhì)量的1 %~10%。7. 如權(quán)利要求6所述的電氣設(shè)備導(dǎo)電回路的制備方法，其特征在于，所述石墨烯漿體由 以下重量百分比的組分組成:溶劑70 %~95%，石墨烯粉4.5 %~27%，分散劑0.5 %~3 %。8. 如權(quán)利要求7所述的電氣設(shè)備導(dǎo)電回路的制備方法，其特征在于，溶劑為水或乙醇。9. 如權(quán)利要求7所述的電氣設(shè)備導(dǎo)電回路的制備方法，其特征在于，分散劑為二甲基甲 酰胺或N-甲基吡咯烷酮。10. 如權(quán)利要求6~9任一項(xiàng)所述的電氣設(shè)備導(dǎo)電回路的制備方法，其特征在于，銅熔體 的溫度為1100 °C~1300 °C。
【文檔編號】C22C1/10GK106048283SQ201610371035
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年5月27日
【發(fā)明人】李敏, 李文藝, 葛媛媛, 劉易雄, 王南南, 侯小默
【申請人】天津平高智能電氣有限公司, 平高集團(tuán)有限公司, 國家電網(wǎng)公司