一种激光制备石墨烯/银基复合触头的方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115922060A(43)申请公布日2023.04.07(21)申请号202211433916.7B23K26/14(2014.01)(22)申请日2022.11.16B23K103/08(2006.01)B23K101/36(2006.01)(71)申请人国网内蒙古东部电力有限公司兴安供电公司地址137400内蒙古自治区兴安盟乌兰浩特市陵园路79号(72)发明人何永春吕通发牟鑫于士齐董彬王林王继伟袁晓磊陈嘉祥徐存鑫(74)专利代理机构洛阳华和知识产权代理事务所(普通合伙)41203专利代理师李征(51)Int.Cl.B23K26/00(2014.01)B23K26/0622(2014.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称一种激光制备石墨烯/银基复合触头的方法(57)摘要本发明公开了一种激光制备石墨烯/银基复合触头的方法，包括以下步骤：先使用普通铅笔涂碳的方式在银基触头材料上预涂一层含碳层，涂碳时间为10～60s；然后采用激光辐射实现在银基触头表面原位生长石墨烯：在惰性气体或氮气气氛下，通过纳秒脉冲激光器辐照含碳层，激光加工后，冷却得到石墨烯/银基复合触头。本发明操作简单，成本低廉；采用纳秒脉冲激光器对铅笔芯中的碳成分进行辐照，能够使其重构形成石墨烯，能充分发挥全覆盖石墨烯膜高强度、耐烧蚀、超高杨氏模量的优异性能，可较大程度上提升触头材料的使用性能和使用寿命。CN115922060ACN115922060A权利要求书1/1页1.一种激光制备石墨烯/银基复合触头的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤(1)、使用普通铅笔涂碳的方式在银基触头材料上预涂一层含碳层，涂碳时间为10～60s；步骤(2)、采用激光辐射实现在银基触头表面原位生长石墨烯：在惰性气体或氮气气氛下，通过纳秒脉冲激光器辐照含碳层，激光加工后，冷却得到石墨烯/银基复合触头。2.如权利要求1所述的一种激光制备石墨烯/银基复合触头的方法，其特征在于，银基触头材料为银氧化物合金、银镍合金、银碳合金、银钨合金或银钨碳合金。3.如权利要求1所述的一种激光制备石墨烯/银基复合触头的方法，其特征在于，普通铅笔为2B、3B、4B、5B、6B、HB铅笔。4.如权利要求1所述的一种激光制备石墨烯/银基复合触头的方法，其特征在于，纳秒脉冲激光器辐照的加工工艺参数：激光功率为1～30W，光斑直径为50～100μm，扫描速度为3～50mm/s，扫描次数5～50次，脉冲宽度为10～350ns，频率为20～300KHz。2CN115922060A说明书1/4页一种激光制备石墨烯/银基复合触头的方法技术领域[0001]本发明属于低压电器设备技术领域，具体涉及一种激光制备石墨烯/银基复合触头的方法。背景技术[0002]在低压配电系统中，其触头材料主要为银基合金。据统计，全球电接触材料行业年用银量在4000吨以上，但银基底材料成本高，回收处理复杂。目前市场所使用的继电器中电触头大多为银基触头或者氧化镉触头，而这类触头在潮湿空气环境下容易氧化，使得接触电阻增大，温度升高，产生电火花和电弧而使开关失效，极大的增加了电器长期使用风险。银虽具有高导电、高导热的性能，银的氧化物在很低的温度下会分解，故基本上不存在氧化问题，但银的熔点低、质软、杨氏模量低、抗熔焊和耐电腐蚀性能差，还会发生极性转移。故在银中添加元素形成银合金，或银与金属、非金属氧化物形成假合金，可提高电触头材料的抗熔焊性和耐电腐蚀性。采用合金化的方法可以提高银基触头的机械性能，但同时又会牺牲部分银优异的导电、导热性能。石墨烯作为新兴材料，其具有超高的杨氏模量、电导率和热导率，为同时满足机械、导热、导电性能的银基触头材料提供了切实可行的解决方案。因此开发一种工业化的原位制备的高性能、长寿命的石墨烯/银基复合触头材料很重要。发明内容[0003]针对现有技术存在的缺陷和不足，本发明提供一种激光制备石墨烯/银基复合触头的方法，采用普通铅笔涂碳的方式在银基触头材料上预涂一层含碳层，操作简单，成本低廉；采用纳秒脉冲激光器对含碳层中的碳成分进行辐照，能够实现其重构形成石墨烯，能充分发挥全覆盖石墨烯膜高强度、耐烧蚀、超高杨氏模量的优异性能，石墨烯与银基底紧密结合，并且其“零摩擦”的特点，使其具有超高的抗摩擦能力，为银提供了可靠的抗烧蚀性和耐磨性，可较大程度上提升触头材料的使用性能和使用寿命。[0004]为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种激光制备石墨烯/银基复合触头的方法，包括以下步骤：[0005]步骤(1)、使用普通铅笔涂碳的方式在银基触头材料上预涂一层含碳层，涂碳时间为10～60s；[0006]步骤(2)、采用激光辐射实现在银基触头表面原位生长石墨烯：在惰性气体或氮