[发明专利]一种耐电弧侵蚀铜基材料的制备方法

权利要求书

1.一种耐电弧侵蚀铜基材料制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1：

①称取质量为m的耐电弧侵蚀铜基骨架材料粉体与高纯石墨球加入三维振动混粉机，利用三维振动混粉机对耐电弧侵蚀铜基骨架材料粉体与高纯石墨球的混合物进行三维振动混粉，通过三维振动混粉使耐电弧侵蚀铜基骨架材料粉体与高纯石墨球间形成摩擦与剪切力，对高纯石墨球进行机械剥离的同时将剥离下来的单层或少层石墨烯均匀包覆在耐电弧侵蚀铜基骨架材料粉体上，耐电弧侵蚀铜基骨架材料粉末与高纯石墨球的初始加入量之比为0.1:1～10:1，振动频率为10～70Hz，振动时间为5min～12h；

②混粉结束后，将高纯石墨球取出，称量高纯石墨球的质量，通过调整三维振动混粉的振动频率和混粉时间来控制高纯石墨加入量m₀，其中m和m₀的定量关系按照所需包覆石墨烯层数的要求利用比表面积进行定量计算；

步骤2：

将三维振动混粉后的粉末压制成预设密度的坯体后，置入放电等离子体烧结炉中进行放电等离子体活化烧结，制备耐电弧侵蚀铜基材料的骨架；

步骤3：

在高于铜的熔点温度把铜渗入或浸入耐电弧侵蚀铜基材料的骨架中，熔渗结束即得到耐电弧侵蚀铜基材料；制备的耐电弧侵蚀铜基材料内部石墨烯相互交错连接形成三维网络结构，使得其保持高导电导热性能、良好的高温机械强度与耐磨擦磨损性能的同时，耐电弧侵蚀性能大幅度提高。

2.根据权利要求1所述的一种耐电弧侵蚀铜基材料的制备方法，其特征在于：若所述耐电弧侵蚀铜基骨架材料粉体为铜粉或铜合金粉，则步骤3省略。

3.根据权利要求1所述的一种耐电弧侵蚀铜基材料的制备方法，其特征在于：高纯石墨加入量设计：m₀＝2Smn/S₀，其中m₀—高纯石墨加入量g；S—骨架材料粉体比表面积m²/g；m—骨架材料粉体加入量g；n—石墨烯包覆层数；S₀—单层石墨烯比表面积m²/g。

4.根据权利要求1所述的一种耐电弧侵蚀铜基材料的制备方法，其特征在于：三维振动混粉过程中不添加任何助剂，以保持生成的石墨烯的活性，并避免剥离的单层石墨烯或少层石墨烯与骨架材料粉体界面间的污染。

5.根据权利要求1所述的一种耐电弧侵蚀铜基材料的制备方法，其特征在于：三维振动混粉在大气中进行或在真空进行或在保护气氛下进行。

6.根据权利要求1所述的一种耐电弧侵蚀铜基材料的制备方法，其特征在于：侵蚀放电等离子体活化烧结在真空进行或在保护气氛下进行。