專利名稱：一種鍍銅石墨復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鍍銅石墨復(fù)合材料及其制備方法，特別是一種采用化學(xué)置 換方法在天然鱗片石墨表面鍍銅的復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
目前，多種材料的復(fù)合性能在控制結(jié)構(gòu)的振動(dòng)與噪音中起了重要的作用， 因而也延長(zhǎng)了循環(huán)載荷或沖擊下材料的使用壽命?，F(xiàn)有銅與石墨的復(fù)合制備基 本上用瀝青等其他粘接劑來(lái)完成的，但電阻率高、易碎，潤(rùn)滑性、導(dǎo)電性差。 而且銅、石墨之間分布不均勻，界面結(jié)合不良。因此改善銅、石墨的復(fù)合性能 成為了眾多研究的核心問(wèn)題。國(guó)內(nèi)多家科研所對(duì)石墨粉表面鍍銅都有研究，但 沒(méi)有形成規(guī)范的技術(shù)資料，更沒(méi)有形成切實(shí)可行的規(guī)?；a(chǎn)方法，僅停留在實(shí)驗(yàn)M的研究中。日本公布的專利文獻(xiàn)《特公昭58-9792》有同類型的方法，該 文獻(xiàn)中講述了其方法是以漿料的形式還原銅鹽，實(shí)驗(yàn)表明該方法不適用于工業(yè) 化生產(chǎn)。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于解決目前銅、石墨復(fù)合材料現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和不足，提 供一種采用化學(xué)置換方法，使其銅在石墨表面分布均勻，界面結(jié)合良好，而且 兼具有石墨的潤(rùn)滑性，銅的導(dǎo)電性、延展性和高強(qiáng)度的鍍銅石墨復(fù)合材料及其制備方法。本發(fā)明的技術(shù)方案 一種鍍銅石墨復(fù)合材料的制備方法，它是以天然鱗片 石墨為基料，以高純硫酸銅為主鹽，以高純鋅粉為還原劑，以軟質(zhì)水為溶劑， 輔以其它化學(xué)原料為添加劑，用化學(xué)置換方法在其表面鍍銅來(lái)獲得銅、石墨接復(fù)合的復(fù)合材料。具體步驟如下(1) 選用-100 -200目天然鱗片石墨為基料，高純硫酸銅為主鹽，高純鋅 粉為還原劑；其基料、主鹽和還原劑三種原料重量比為1~4 : 24 36 : 6~9;(2) 用軟質(zhì)水作為高純硫酸銅的溶劑，其高純硫酸銅與軟質(zhì)水是按i : 8的比例配制成溶液；(3) 將待鍍?yōu)樘烊击[片石墨分散于已溶于軟質(zhì)水的硫酸銅溶液中，并攪拌 均勻于鍍槽中。(4) 將還原劑鋅粉緩慢加入鍍槽中，邊加入鋅粉邊攪拌，反應(yīng)時(shí)間為20~50 分鐘后，反應(yīng)溫度為5。C 3(TC天然鱗片石墨表面就完全鍍覆了一層銅；鍍銅工 藝完成；(5) 將鍍銅石墨粉末與鍍液分離、脫水；(6) 將脫水后的鍍銅石墨粉末反復(fù)用清水清洗，直到洗液PH值為6—7 時(shí)，請(qǐng)洗結(jié)束；(7) 將清洗后的鍍銅石墨粉末置于有氫氣保護(hù)的還原爐中，溫度升至600 度，進(jìn)行干燥處理干燥后出爐包裝成成品;(8) 按上述比例配制的工藝配方完成后產(chǎn)出的鍍銅石墨粉末中，其銅的重 量百分比為鍍銅石墨粉末總重量的51%~卯％，天然鱗片石墨的重量百分比為鍍 銅石墨粉末總重量的10%~49%。按照上述制備方法得到本發(fā)明要求的鍍銅石墨復(fù)合材料。它是采用基料、 主鹽和還原劑三種材料，其重量配比為1~4 : 24~36 : 6~9，鍍槽中的制備反應(yīng)溫 度為5X: 3(TC，反應(yīng)時(shí)間20 50分鐘，清洗至清洗液PH值為6 7，采用氫氣保 護(hù)的還原爐進(jìn)行干燥處理，其干燥溫度為60(TC而制備得鍍銅石墨復(fù)合材料。綜上所述，本發(fā)明的鍍銅石墨復(fù)合材料的優(yōu)點(diǎn)在于，它利用比較簡(jiǎn)單的化 學(xué)置換方法制備出鍍銅石墨復(fù)合材料，使其銅在石墨表面分布均勻，界面結(jié)合 良好，而且兼具有石墨的潤(rùn)滑性，銅的導(dǎo)電性、延展性和高強(qiáng)度的復(fù)合材料。 為解決目前用瀝青等其他粘接劑來(lái)復(fù)合銅和石墨的工藝改進(jìn)開辟了一條新的途 徑?？朔似潆娮杪矢?、潤(rùn)滑性差的缺點(diǎn)。而且極易工業(yè)化生產(chǎn)。
具體實(shí)施方式
以下用實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明，將有助于對(duì)本發(fā)明產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)作進(jìn) 一步的理解；實(shí)例1本實(shí)例的鍍銅石墨，基料為-200目天然鱗片石墨lkg，軟質(zhì)水50kg， 98% 硫酸銅6kg為主鹽，99。/。鋅粉1.5kg為還原劑，先把硫酸銅溶于軟質(zhì)水中，攪拌 溶化后再加入-200目天然鱗片石墨，攪拌,勻后，再加入還原劑鋅粉，40分 鐘后，天然鱗片石墨表面鍍覆了重量比為60%的銅層。再脫水、清洗直到洗液 PH值為6 7時(shí)，然后采用1 5%明膠水溶液清洗一遍即可；再將清洗后的鍍銅 石墨粉末置于在氫氣保護(hù)的還原爐巾，溫度升至600度，進(jìn)行干燥處理。出爐 包裝成成品。制得的鍍銅石墨，其銅重量比為鍍銅石墨的60%。實(shí)例2本實(shí)例的鍍銅石墨，基料為-200目天然鱗片石墨lkg,軟質(zhì)水78kg， 98% 硫酸銅9.3kg為主鹽，99。/。鋅粉2.3kg為還原劑，先把硫酸銅溶于軟質(zhì)水中，攪 拌溶化后，再加入-200目天然鱗片石墨，攪拌均勻后，再加入還原劑鋅粉，40 分鐘后，天然鱗片石墨表面鍍覆了重量比為70%的銅層。再脫水、清洗直到洗 液PH值為6 7時(shí)，然后采用1 5%明膠水溶液清洗一遍即可；再將清洗后的鍍 銅石墨粉末置于在氫氣保護(hù)的還原爐中，溫度升至600度，進(jìn)行干燥處理。出爐包裝成成品。制得的鍍銅石墨，其銅重量比為鍍銅石墨的70%。 實(shí)例3本實(shí)例的鍍銅石墨，基料為-200目天然鱗片石墨lkg，軟質(zhì)水130kg， 98% 硫酸銅16kg為主鹽，99。/。鋅粉4kg為還原劑，先把硫酸銅溶于軟質(zhì)水中，攪拌 溶化后，再加入-200目天然鱗片石墨，攪拌均勻后，再加入還原劑鋅粉，40分 鐘后，天然鱗片石墨表面鍍覆了重量比為80%的銅層。再脫水、清洗直到洗液 PH值為6 7時(shí)，然后采用1 5%明膠水溶液清洗一遍即可；再將清洗后的鍍銅 石墨粉末置于在氫氣保護(hù)的還原爐中，溫度升至600度，進(jìn)行干燥處理。出爐 包裝成成品。制得的鍍銅石墨，其銅重量比為鍍銅石墨的80%。
權(quán)利要求
1、一種鍍銅石墨復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，選用天然鱗片石墨為基料，以高純硫酸銅為主鹽，以高純鋅粉為還原劑，以軟質(zhì)水為熔劑，用化學(xué)置換方法在其石墨表面鍍銅來(lái)獲得銅、石墨直接復(fù)合的復(fù)合材料，其具體步驟如下(1)選用-100～-200目天然鱗片石墨為基料，高純硫酸銅為主鹽，高純鋅粉為還原劑，其基料、主鹽和還原劑三種材料重量比為1～4∶24～36∶6～9；(2)用軟質(zhì)水作為高純硫酸銅的溶劑，高純硫酸銅與軟質(zhì)水的配比是按1∶8的比例配制成溶液；(3)將待鍍的天然鱗片石墨分散于已溶于軟質(zhì)水的硫酸銅溶液中，并攪拌均勻于鍍槽中；(4)將還原劑鋅粉緩慢加入鍍槽中，邊加入鋅粉邊攪拌，反應(yīng)溫度為5℃～30℃，反應(yīng)時(shí)間為反應(yīng)20～50分鐘，天然鱗片石墨表面就完全鍍覆了一層銅，鍍銅工藝完成；(5)將鍍銅石墨粉末與鍍液分離、脫水；(6)將脫水后的鍍銅石墨粉末反復(fù)用清水清洗，直到洗液PH值為6-7時(shí)，然后采用1～5％明膠水溶液清洗一遍即可；(7)將清洗后的鍍銅石墨粉末置于有氫氣保護(hù)的還原爐中，溫度升至600℃，進(jìn)行干燥處理，出爐包裝成成品；(8)按上述重量比例的制備方法生產(chǎn)產(chǎn)出的鍍銅石墨粉末中，銅的重量百分比為鍍銅石墨粉末總重量的51％～90％，天然鱗片石墨的重量百分比為鍍銅石墨粉末總重量的10％～49％。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法制備的一種鍍銅石墨復(fù)合材料。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍍銅石墨復(fù)合材料的制備方法，其特征是在于所 述的天然鱗片石墨粒度為-100 -200目，含碳量99%以上，天然磷片石墨，硫酸銅和鋅粉重量比例為1~4 : 24 36 : 6~9。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的鍍銅石墨復(fù)合材料的制備方法，其特征在于 所述的反應(yīng)溫度在5"C 30。C之間。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的鍍銅石墨復(fù)合材料的制備方法，其特征在于 所述的鍍槽中的反應(yīng)時(shí)間為20~50分鐘。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍍銅石墨復(fù)合材料的制備方法，其特征在于所述 的清水清洗至清洗液PH值為6~7。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍍銅石墨復(fù)合材料的制備方法，其特征在于所述 的還原爐中的干燥溫度為600°C。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍍銅石墨復(fù)合材料的制備方法，其特征在于所述 的還原爐中的保護(hù)氣體為氫氣。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鍍銅石墨復(fù)合材料及制備方法，特別是一種采用化學(xué)方法直接在天然鱗片石墨表面鍍銅的復(fù)合材料及制備方法，具體制造步驟如下選用一定粒度的天然鱗片石墨粉末，硫酸銅，以及鋅粉等化學(xué)材料；通過(guò)化學(xué)置換反應(yīng)，將硫酸銅中的銅離子鍍覆到天然鱗片石墨表面；經(jīng)清洗后脫水，在有氫氣保護(hù)下的還原爐中烘干即成。本發(fā)明制備出的鍍銅石黑粉，銅在石墨表面的分布均勻，界面結(jié)合良好，而且具有石墨的潤(rùn)滑性，銅的導(dǎo)電性、延展性和高強(qiáng)度的復(fù)合材料。為解決目前用瀝青等其他粘接劑來(lái)復(fù)合銅和石墨的工藝改進(jìn)開辟了一條新的途徑?？朔似潆娮韪摺?rùn)滑性差的缺點(diǎn)，而且極易工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號(hào)C23C18/40GK101230456SQ200710036018
公開日2008年7月30日 申請(qǐng)日期2007年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月1日
發(fā)明者劉建平, 肖文輝 申請(qǐng)人:株洲文輝新材電碳廠