[发明专利]一种金刚石-石墨烯混杂强化铜基复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及复合材料技术领域，且公开了一种金刚石‑石墨烯混杂强化铜基复合材料及其制备方法。本发明的石墨烯‑金刚石混杂增强铜基复合材料制备方法简单，从而降低了复合材料的制作成本，同时本申请的制备方法绿色高效，有利于该制备方法的推广以及复合材料的工业化量产，并且，通过本申请的制备方法获得的复合材料中的增强体分布均匀，具有较高的力学、电学和耐化学腐蚀等性能，复合材料综合性能优异，符合先进高性能金属基复合材料的要求，在航空航天、轨道交通和电子器件等领域具有十分广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，具体为一种金刚石-石墨烯混杂强化铜基复合材料及其制备方法。

背景技术

铜在轻工、电气、建筑、国防和机械制造等领域被广泛应用，在有色金属材料消费中仅次于铝。但随着科技的发展，单一的铜金属和现有铜合金很难满足生产需求，从而限制了很多领域的研究进展，所以研制更多具有优良性质的铜基复合材料就很有必要。

纳米金刚石是一种纳米材料，具有硬度高。导热性优良、润滑性和耐磨性好等特点，且具有纳米材料的特殊性能，因此，广泛用作复合材料的增强相。石墨烯具有优异的力学性能、极高的电子迁移率、极大的导热率以及优良的光学性能、抗菌等功能性，因此石墨烯在能源、复合材料、电子器件等领域具有重要而广阔的应用前景，已成为一种理想的铜基复合材料强化填料。

但是，在应用金刚石、石墨烯制备新型混杂增强铜基复合材料时发现，利用现有的制备方法制备的新型混杂增强铜基复合材料中的增强体均匀性差，从而导致复合材料的性能不佳的问题，且现有的制备复合材料的工艺复杂，进一步降低了复合材料制备的合格率。

发明内容

针对背景技术中提出的现有复合材料制备方法在使用过程中存在的不足，本发明提供了一种金刚石-石墨烯混杂强化铜基复合材料及其制备方法，具备复合材料中增强相分布均匀，复合材料性能好，制备复合材料方法简单且制备的符复合材料合格率高的优点，解决了上述背景技术中提出的问题。

本发明提供如下技术方案：一种金刚石-石墨烯混杂强化铜基复合材料及其制备方法，包括以下步骤：

步骤一：将商业铜粉和纳米金刚石混合在乙醇溶液中，所述金刚石占铜的重量百分比为0.1wt％～2wt％；

步骤二：使用星式球磨机将铜粉和金刚石进行复合，使金刚石均匀地嵌入铜粉，并将球形或者无规则铜粉球磨成片状形貌，得到复合粉体；

步骤三：对步骤二获得的复合粉体进行抽滤和干燥，干燥方式为空气自然干燥，获得金刚石/片状铜复合粉体；

步骤四：将步骤三获得的金刚石/片状铜复合粉体与固体碳源按比例混合，混合介质为乙醇或水；

步骤五：将步骤四获得的混合液利用旋转蒸发仪去除混合介质，对于水溶剂，旋转蒸发温度为85～95℃；对于乙醇溶剂，旋转蒸发温度为110～130℃，得到碳源涂覆金刚石/片状铜复合粉体；

步骤六：利用高温炉将步骤五获得的复合粉中的碳源碳化为石墨烯，碳化气氛为氢气、氩气混合气，得到石墨烯-金刚石/铜复合粉体；

步骤七：通过放电等离子烧结技术将复合粉体烧结成型，获得石墨烯-金刚石混杂增强铜基复合材料。

优选的，所述球磨机的磨球直径为5～20mm，磨球与原料质量比为10:1～20:1，球磨转速为100～200rpm，球磨时间为0.5h～2h。

优选的，所述碳源为蔗糖、葡萄糖、萘酚、萘、三苯甲烷、蒽、吡啶、还原橙中的一种或者几种组合。

优选的，所述碳源占金刚石/片状铜复合粉体的重量百分比为0.05wt％～1.0wt％。

优选的，步骤五中，所述产物低温烘干的温度为50～70℃。