一種低溫高效制備石墨烯增強銅基復(fù)合釬料的方法
【專利摘要】一種低溫高效制備石墨烯增強銅基復(fù)合釬料的方法，本發(fā)明涉及制備石墨烯增強銅基復(fù)合釬料的方法。本發(fā)明要解決傳統(tǒng)方法制備石墨烯增強銅基復(fù)合釬料時存在的石墨烯分散性差、表面缺陷多、制備溫度高及效率低的問題。方法：將銅粉置于等離子體增強化學(xué)氣相沉積真空裝置中，通入氫氣，并在高溫下保溫，再通入氬氣和碳源氣體進行沉積，沉積結(jié)束后，停止通入碳源氣體，最后冷卻至室溫以下，得到石墨烯/銅復(fù)合粉末，再將金屬粉末或合金粉末與石墨烯/銅復(fù)合粉末混合均勻，即得到石墨烯增強銅基復(fù)合釬料。本發(fā)明用于一種低溫高效制備石墨烯增強銅基復(fù)合釬料的方法。
【專利說明】一種低溫高效制備石墨烯增強銅基復(fù)合釬料的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及制備石墨烯增強銅基復(fù)合釬料的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]釬焊是三大焊接方法(熔焊、壓焊、釬焊)的一種，主要是采用比母材熔點低的金屬材料作釬料，將焊件和釬料加熱到高于釬料熔點，低于母材熔化溫度，利用液態(tài)釬料潤濕母材，填充接頭間隙并與母材相互擴散實現(xiàn)連接焊件的方法。在機械、電機、儀表、電子技術(shù)等諸多領(lǐng)域都有著廣泛應(yīng)用。釬焊接頭的強度、硬度、耐熱性、耐腐蝕性等性能指標都與釬料有著直接關(guān)系，在釬料中添加顆粒、纖維、層片等增強體可以有效改善釬焊接頭性能。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，納米材料(如納米顆粒、納米線、納米片等)作為增強體增強釬料已成為焊接領(lǐng)域的研究熱點。
[0003]石墨烯是一種由碳原子構(gòu)成的單層片狀結(jié)構(gòu)的新材料。由于石墨烯結(jié)構(gòu)的特殊性，與其他材料相比，石墨烯具有出色的電學(xué)性能、熱學(xué)性能以及機械性能。在電子器件、復(fù)合材料及電化學(xué)儲能材料等諸多方面展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用前景。已有研究證明，在Sn-Ag-Cu釬料中加入0.1%的氧化還原方法制備的石墨烯片可顯著提高釬料的潤濕性能及力學(xué)性能。由此可見，石墨烯在強化釬料、提高釬料性能等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。
[0004]目前，石墨烯常用的制備方法有機械剝離法、氧化還原石墨法、化學(xué)氣相沉積法等三種方法。機械剝離法制備出的石墨烯質(zhì)量高，但是工藝復(fù)雜，產(chǎn)率低，難以實際應(yīng)用。氧化還原石墨法雖然具有成本低、產(chǎn)量大等特點，但工藝較復(fù)雜，石墨烯結(jié)構(gòu)破壞嚴重、表面缺陷極多，電學(xué)和力學(xué)等性能較差。化學(xué)氣相沉積法制備的石墨烯尺寸大、缺陷少，但制備溫度較高且時間長、效率低，難以實際應(yīng)用。
[0005]由于石墨烯材料的制備工藝限制，導(dǎo)致了石墨烯增強復(fù)合釬料的制備方法中，存在兩個難點:(I)石墨烯分散性問題，傳統(tǒng)機械球磨難以實現(xiàn)石墨烯在復(fù)合釬料中的均勻分散，常通過表面化學(xué)改性方法實現(xiàn)石墨烯的均勻分散，工藝較復(fù)雜。(2)石墨烯結(jié)構(gòu)缺陷問題，根據(jù)實際制備工藝要求及添加量需求，常采用氧化還原石墨法獲得的石墨烯，為此復(fù)合釬料中石墨烯結(jié)構(gòu)缺陷較多。由于在較高溫度下，結(jié)構(gòu)破損的石墨烯極易與復(fù)合釬料中活性元素相互反應(yīng)，限制了石墨烯材料在復(fù)合釬料中的廣泛應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要解決傳統(tǒng)方法制備石墨烯增強銅基復(fù)合釬料時存在的石墨烯分散性差、表面缺陷多、制備溫度高及效率低的問題，而提供一種低溫高效制備石墨烯增強銅基復(fù)合釬料的方法。
[0007]—種低溫高效制備石墨烯增強銅基復(fù)合釬料的方法，具體是按照以下步驟進行的:
[0008]一、將銅粉置于等離子體增強化學(xué)氣相沉積真空裝置中，抽真空至壓強為5Pa以下，以氣體流量為ISsccm?22Sccm通入氫氣，調(diào)節(jié)抽真空速度將等離子體增強化學(xué)氣相沉積真空裝置中壓強控制為190Pa?210Pa，并在壓強為190Pa?210Pa和氫氣氣氛下40min內(nèi)將溫度升溫至為500°C?700°C，并在溫度為500°C?700°C下保溫25min?35min ；
[0009]二、通入氬氣和碳源氣體，調(diào)節(jié)氫氣的氣體流量為40sccm、氬氣氣體流量為80sccm、碳源氣體的氣體流量為Isccm?8sccm,并調(diào)節(jié)抽真空速度將等離子體增強化學(xué)氣相沉積真空裝置中壓強控制為800Pa?lOOOPa，然后在沉積系統(tǒng)射頻電源頻率為13.56MHz、射頻功率為190W?210W、壓強為800Pa?IOOOPa和溫度為500°C?700°C條件下進行沉積，沉積時間為IOs?300s，沉積結(jié)束后，關(guān)閉射頻電源和加熱電源，停止通入碳源氣體，繼續(xù)以氫氣的氣體流量為40sccm、氬氣氣體流量為80sccm通入氫氣和氬氣，并調(diào)節(jié)抽真空速度將等離子體增強化學(xué)氣相沉積真空裝置中壓強控制為150Pa?200Pa，在壓強為150Pa?200Pa和氫氣及氬氣氣氛下從溫度為500°C?700°C冷卻至室溫，即得到石墨烯/銅復(fù)合粉末；
[0010]三、將金屬粉末或合金粉末與步驟二制備的石墨烯/銅復(fù)合粉末放入球磨機中，進行研磨并攪拌至粉體混合均勻，即得到石墨烯增強銅基復(fù)合釬料。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:1、本發(fā)明利用等離子增強化學(xué)氣相沉積法(PECVD)，通過射頻作用可以將碳源(CH4)非常快速的分解成具有相高活性的碳基團，經(jīng)過金屬催化劑的催化反應(yīng)就可以短時間的在金屬表面生長出石墨烯。即可實現(xiàn)低溫有效的在Cu粉表面生長出石墨烯。
[0012]2、本發(fā)明利用等離子增強射頻作用，不僅避免了高溫?zé)峤馓荚礆怏w，而且也大幅度提高碳源氣體(CH4)的分解效率，即通入少量的碳源氣體(CH4)也會產(chǎn)生大量的活性碳基團，從而有效降低了制備溫度、提高了制備效率。
[0013]3、本發(fā)明的方法簡單，高效，低成本，便于工業(yè)化生產(chǎn)，制備出的石墨烯增強銅基復(fù)合釬料中石墨烯的質(zhì)量高且均勻分散，可以有效提高銅基復(fù)合釬料的性能。
[0014]本發(fā)明用于一種低溫高效制備石墨烯增強銅基復(fù)合釬料的方法。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為實施例一中石墨烯/銅復(fù)合粉末的拉曼光譜圖；1為D峰；2為G峰；3為2D峰；
[0016]圖2為實施例一中石墨烯轉(zhuǎn)移到Si02/Si基底的光學(xué)顯微鏡圖；
[0017]圖3為實施例一中石墨烯轉(zhuǎn)移到Si02/Si基底的拉曼光譜圖；1為D峰；2為G峰；3為2D峰。
【具體實施方式】
[0018]本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉的【具體實施方式】，還包括各【具體實施方式】之間的任意組合。
[0019]【具體實施方式】一:本實施方式所述的一種低溫高效制備石墨烯增強銅基復(fù)合釬料的方法，具體是按照以下步驟進行的:
[0020]一、將銅粉置于等離子體增強化學(xué)氣相沉積真空裝置中，抽真空至壓強為5Pa以下，以氣體流量為ISsccm?22Sccm通入氫氣，調(diào)節(jié)抽真空速度將等離子體增強化學(xué)氣相沉積真空裝置中壓強控制為190Pa?210Pa，并在壓強為190Pa?210Pa和氫氣氣氛下40min內(nèi)將溫度升溫至為500°C?700°C，并在溫度為500°C?700°C下保溫25min?35min ；
[0021]二、通入氬氣和碳源氣體，調(diào)節(jié)氫氣的氣體流量為40sccm、氬氣氣體流量為80sccm、碳源氣體的氣體流量為Isccm?8sccm,并調(diào)節(jié)抽真空速度將等離子體增強化學(xué)氣相沉積真空裝置中壓強控制為800Pa?lOOOPa，然后在沉積系統(tǒng)射頻電源頻率為13.56MHz、射頻功率為190W?210W、壓強為800Pa?IOOOPa和溫度為500°C?700°C條件下進行沉積，沉積時間為IOs?300s，沉積結(jié)束后，關(guān)閉射頻電源和加熱電源，停止通入碳源氣體，繼續(xù)以氫氣的氣體流量為40sccm、氬氣氣體流量為80sccm通入氫氣和氬氣，并調(diào)節(jié)抽真空速度將等離子體增強化學(xué)氣相沉積真空裝置中壓強控制為150Pa?200Pa，在壓強為150Pa?200Pa和氫氣及氬氣氣氛下從溫度為500°C?700°C冷卻至室溫，即得到石墨烯/銅復(fù)合粉末；
[0022]三、將金屬粉末或合金粉末與步驟二制備的石墨烯/銅復(fù)合粉末放入球磨機中，進行研磨并攪拌至粉體混合均勻，即得到石墨烯增強銅基復(fù)合釬料。
[0023]本實施方式中的所涉及到的低溫高效制備石墨烯增強銅基復(fù)合釬料的基本原理:利用等離子增強化學(xué)氣相沉積法(PECVD)，通過射頻作用可以將碳源(CH4)非?？焖俚姆纸獬商蓟鶊F，這些碳基團有非常高的活性，經(jīng)過金屬催化劑的催化反應(yīng)就可以短時間的在金屬表面生長出石墨烯。另外由于射頻作用，不僅避免了高溫?zé)峤馓荚礆怏w，而且也大幅度提高碳源氣體(CH4)的分解效率，即通入少量的碳源氣體(CH4)也會產(chǎn)生大量的活性碳基團，從而有效降低了制備溫度、提高了制備效率。本發(fā)明所選用銅作為基體，由于碳原子在銅中的溶解度相對較低，故可以通過碳原子吸附自限制的方式生長石墨烯，此種方式形成的石墨烯不僅質(zhì)量高，而且分散性好。應(yīng)用這種方法制備的石墨烯增強銅粉末來制作銅基復(fù)合釬料，可使復(fù)合釬料獲得一系列優(yōu)秀的性質(zhì)。
[0024]本實施方式的有益效果是:1、本實施方式利用等離子增強化學(xué)氣相沉積法(PECVD)，通過射頻作用可以將碳源(CH4)非?？焖俚姆纸獬删哂邢喔呋钚缘奶蓟鶊F，經(jīng)過金屬催化劑的催化反應(yīng)就可以短時間的在金屬表面生長出石墨烯。即可實現(xiàn)低溫有效的在Cu粉表面生長出石墨烯。
[0025]2、本實施方式利用等離子增強射頻作用，不僅避免了高溫?zé)峤馓荚礆怏w，而且也大幅度提高碳源氣體(CH4)的分解效率，即通入少量的碳源氣體(CH4)也會產(chǎn)生大量的活性碳基團，從而有效降低了制備溫度、提高了制備效率。
[0026]3、本實施方式的方法簡單，高效，低成本，便于工業(yè)化生產(chǎn)，制備出的石墨烯增強銅基復(fù)合釬料中石墨烯的質(zhì)量高且均勻分散，可以有效提高銅基復(fù)合釬料的性能。
[0027]【具體實施方式】二:本實施方式與【具體實施方式】一不同的是:步驟一中所述的銅粉純度為99%?99.99%，顆粒直徑為IOOnm?100 μ m。其它與【具體實施方式】一相同。
[0028]【具體實施方式】三:本實施方式與【具體實施方式】一或二之一不同的是:步驟二中所述的碳源氣體為甲烷。其它與【具體實施方式】一或二相同。
[0029]【具體實施方式】四:本實施方式與【具體實施方式】一至三之一不同的是:步驟三中所述的金屬粉末純度為99%?99.99%，顆粒直徑為IOOnm?100 μ m ;所述的合金粉末純度為99%?99.99%，顆粒直徑為IOOnm?100 μ m。其它與【具體實施方式】一至三相同。
[0030]【具體實施方式】五:本實施方式與【具體實施方式】一至四之一不同的是:步驟三中所述的金屬粉末為Sn粉末、Ag粉末、P粉末或Mn粉末。其它與【具體實施方式】一至四相同。[0031]【具體實施方式】六:本實施方式與【具體實施方式】一至五之一不同的是:步驟三中所述的合金粉末為Sn-Ag粉末或Ag-Zn粉末。其它與【具體實施方式】一至五相同。
[0032]采用以下實施例驗證本發(fā)明的有益效果:
[0033]實施例一:
[0034]本實施例所述的一種低溫高效制備石墨烯增強銅基復(fù)合釬料的方法，具體是按照以下步驟進行的:
[0035]一、將銅粉置于等離子體增強化學(xué)氣相沉積真空裝置中，抽真空至壓強為5Pa以下，以氣體流量為20sCCm通入氫氣，調(diào)節(jié)抽真空速度將等離子體增強化學(xué)氣相沉積真空裝置中壓強控制為200Pa，并在壓強為200Pa和氫氣氣氛下40min內(nèi)將溫度升溫至為600°C，并在溫度為600°C下保溫30min ；
[0036]二、通入氬氣和CH4,調(diào)節(jié)氫氣氣體流量為40sccm、氬氣氣體流量為80sccm及CH4氣體流量為2Sccm，并調(diào)節(jié)抽真空速度將等離子體增強化學(xué)氣相沉積真空裝置中壓強控制為lOOOPa，然后在沉積系統(tǒng)射頻電源頻率為13.56MHz、射頻功率為200W、壓強為IOOOPa和溫度為600°C條件下進行沉積，沉積時間為60s，沉積結(jié)束后，關(guān)閉射頻電源和加熱電源，停止通入碳源氣體,繼續(xù)以氫氣氣體流量為40sccm及氬氣氣體流量為80sccm通入氬氣和氫氣，并調(diào)節(jié)抽真空速度將等離子體增強化學(xué)氣相沉積真空裝置中壓強控制為200Pa，在壓強為200Pa和氫氣及氬氣氣氛下從溫度為600°C冷卻至室溫，即得到石墨烯/銅復(fù)合粉末；
[0037]三、將金屬Sn粉末與步驟二制備的石墨烯/銅復(fù)合粉末放入球磨機中，進行研磨并攪拌45min至粉體混合均勻，即得到石墨烯增強銅基復(fù)合釬料。
[0038]步驟一中所述的銅粉純度為99.9%?99.95%，顆粒直徑為300目。
[0039]步驟三中所述的金屬Sn粉末純度為99.95%，顆粒直徑為300目。
[0040]實施例一中制備出的石墨烯/銅復(fù)合粉末的拉曼光譜圖如圖1所示，I為D峰；2為G峰；3為2D峰；激光波長為488nm ;由圖可知說明獲得的材料質(zhì)量好；
[0041]對于石墨烯的光學(xué)顯微鏡觀測只能將石墨烯轉(zhuǎn)移到SiO2ZSi基體上，石墨烯轉(zhuǎn)移到Si02/Si基底的光學(xué)顯微鏡圖如2所述，石墨烯轉(zhuǎn)移到Si02/Si基底的拉曼光譜圖如圖3所述，I為D峰；2為G峰；3為2D峰；可知轉(zhuǎn)移之后沒有明顯的質(zhì)量缺陷，尺寸均一，轉(zhuǎn)移之前也沒有，方便轉(zhuǎn)移也是PECVD法的優(yōu)勢之一。
[0042]制備出的石墨烯增強銅基復(fù)合釬料中石墨烯的質(zhì)量高且均勻分散，可以有效提高銅基復(fù)合釬料的性能。
[0043]實施例二:
[0044]本實施例所述的一種低溫高效制備石墨烯增強銅基復(fù)合釬料的方法，具體是按照以下步驟進行的:
[0045]一、將銅粉置于等離子體增強化學(xué)氣相沉積真空裝置中，抽真空至壓強為5Pa以下，以氣體流量為20sCCm通入氫氣，調(diào)節(jié)抽真空速度將等離子體增強化學(xué)氣相沉積真空裝置中壓強控制為200Pa，并在壓強為200Pa和氫氣氣氛下40min內(nèi)將溫度升溫至為500°C，并在溫度為500°C下保溫30min ；
[0046]二、通入氬氣和CH4,調(diào)節(jié)氫氣氣體流量為40sccm、氬氣氣體流量為80sccm及CH4氣體流量為2Sccm，并調(diào)節(jié)抽真空速度將等離子體增強化學(xué)氣相沉積真空裝置中壓強控制為lOOOPa，然后在沉積系統(tǒng)射頻電源頻率為13.56MHz、射頻功率為200W、壓強為IOOOPa和溫度為500°C條件下進行沉積，沉積時間為90s，沉積結(jié)束后，關(guān)閉射頻電源和加熱電源，停止通入碳源氣體,繼續(xù)以氫氣氣體流量為40sccm及氬氣氣體流量為80sccm通入氬氣和氫氣，并調(diào)節(jié)抽真空速度將等離子體增強化學(xué)氣相沉積真空裝置中壓強控制為200Pa，在壓強為200Pa和氫氣及氬氣氣氛下從溫度為500°C冷卻至室溫，即得到石墨烯/銅復(fù)合粉末；
[0047]三、將金屬Sn粉末與步驟二制備的石墨烯/銅復(fù)合粉末放入球磨機中，進行研磨并攪拌45min至粉體混合均勻，即得到石墨烯增強銅基復(fù)合釬料。
[0048]步驟一中所述的銅粉純度為99.9%?99.95%，顆粒直徑為300目。
[0049]步驟三中所述的金屬Sn粉末純度為99.95%，顆粒直徑為300目。
[0050]本實施例制備出的石墨烯/銅復(fù)合粉末中石墨烯尺寸均一，缺陷很少，石墨烯大部分為1_3層。
[0051]制備出的石墨烯增強銅基復(fù)合釬料中石墨烯的質(zhì)量高且均勻分散，可以有效提高銅基復(fù)合釬料的性能。
[0052]實施例三:
[0053]本實施例所述的一種低溫高效制備石墨烯增強銅基復(fù)合釬料的方法，具體是按照以下步驟進行的:
[0054]一、將銅粉置于等離子體增強化學(xué)氣相沉積真空裝置中，抽真空至壓強為5Pa以下，以氣體流量為20sCCm通入氫氣，調(diào)節(jié)抽真空速度將等離子體增強化學(xué)氣相沉積真空裝置中壓強控制為200Pa，并在壓強為200Pa和氫氣氣氛下40min內(nèi)將溫度升溫至為600°C，并在溫度為600°C下保溫30min ；
[0055]二、通入氬氣和CH4,調(diào)節(jié)氫氣氣體流量為40sccm、氬氣氣體流量為80sccm及CH4氣體流量為Ssccm，并調(diào)節(jié)抽真空速度將等離子體增強化學(xué)氣相沉積真空裝置中壓強控制為lOOOPa，然后在沉積系統(tǒng)射頻電源頻率為13.56MHz、射頻功率為200W、壓強為IOOOPa和溫度為600°C條件下進行沉積，沉積時間為10s，沉積結(jié)束后，關(guān)閉射頻電源和加熱電源，停止通入碳源氣體,繼續(xù)以氫氣氣體流量為40sccm及氬氣氣體流量為80sccm通入氬氣和氫氣，并調(diào)節(jié)抽真空速度將等離子體增強化學(xué)氣相沉積真空裝置中壓強控制為200Pa，在壓強為200Pa和氫氣及氬氣氣氛下從溫度為600°C冷卻至室溫，即得到石墨烯/銅復(fù)合粉末；
[0056]三、將金屬Sn粉末與步驟二制備的石墨烯/銅復(fù)合粉末放入球磨機中，進行研磨并攪拌45min至粉體混合均勻，即得到石墨烯增強銅基復(fù)合釬料。
[0057]步驟一中所述的銅粉純度為99.9%?99.95%，顆粒直徑為300目。
[0058]步驟三中所述的金屬Sn粉末純度為99.95%，顆粒直徑為300目。
[0059]本實施例制備出的石墨烯/銅復(fù)合粉末中石墨烯尺寸均一，缺陷很少，石墨烯大部分為1_3層。
[0060]制備出的石墨烯增強銅基復(fù)合釬料中石墨烯的質(zhì)量高且均勻分散，可以有效提高銅基復(fù)合釬料的性能。
[0061]實施例四:
[0062]本實施例所述的一種低溫高效制備石墨烯增強銅基復(fù)合釬料的方法，具體是按照以下步驟進行的:
[0063]一、將銅粉置于等離子體增強化學(xué)氣相沉積真空裝置中，抽真空至壓強為5Pa以下，以氣體流量為20sCCm通入氫氣，調(diào)節(jié)抽真空速度將等離子體增強化學(xué)氣相沉積真空裝置中壓強控制為200Pa，并在壓強為200Pa和氫氣氣氛下40min內(nèi)將溫度升溫至為600°C，并在溫度為600°C下保溫30min ；
[0064]二、通入氬氣和CH4,調(diào)節(jié)氫氣氣體流量為40sccm、氬氣氣體流量為80sccm及CH4氣體流量為Ssccm，并調(diào)節(jié)抽真空速度將等離子體增強化學(xué)氣相沉積真空裝置中壓強控制為lOOOPa，然后在沉積系統(tǒng)射頻電源頻率為13.56MHz、射頻功率為200W、壓強為IOOOPa和溫度為600°C條件下進行沉積，沉積時間為30s，沉積結(jié)束后，關(guān)閉射頻電源和加熱電源，停止通入碳源氣體,繼續(xù)以氫氣氣體流量為40sccm及氬氣氣體流量為80sccm通入氬氣和氫氣，并調(diào)節(jié)抽真空速度將等離子體增強化學(xué)氣相沉積真空裝置中壓強控制為200Pa，在壓強為200Pa和氫氣及氬氣氣氛下從溫度為600°C冷卻至室溫，即得到石墨烯/銅復(fù)合粉末；
[0065]三、將金屬Ag粉末與步驟二制備的石墨烯/銅復(fù)合粉末放入球磨機中，進行研磨并攪拌45min至粉體混合均勻，即得到石墨烯增強銅基復(fù)合釬料。
[0066]步驟一中所述的銅粉純度為99.9%?99.95%，顆粒直徑為300目。
[0067]步驟三中所述的金屬Ag粉末純度為99.95%，顆粒直徑為300目。
[0068]本實施例中制備出的石墨烯/銅復(fù)合粉末中石墨烯尺寸均一，缺陷較少，石墨烯大部分為3-5層。
[0069]制備出的石墨烯增強銅基復(fù)合釬料中石墨烯的質(zhì)量高且均勻分散，可以有效提高銅基復(fù)合釬料的性能。
[0070]實施例五:
[0071]本實施例所述的一種低溫高效制備石墨烯增強銅基復(fù)合釬料的方法，具體是按照以下步驟進行的:
[0072]—、將銅粉置于等離子體增強化學(xué)氣相沉積真空裝置中，抽真空至壓強為5Pa以下，以氣體流量為20sCCm通入氫氣，調(diào)節(jié)抽真空速度將等離子體增強化學(xué)氣相沉積真空裝置中壓強控制為200Pa，并在壓強為200Pa和氫氣氣氛下40min內(nèi)將溫度升溫至為700°C，并在溫度為700°C下保溫30min ；
[0073]二、通入氬氣和CH4,調(diào)節(jié)氫氣氣體流量為40sccm、氬氣氣體流量為80sccm及CH4氣體流量為Ssccm，并調(diào)節(jié)抽真空速度將等離子體增強化學(xué)氣相沉積真空裝置中壓強控制為lOOOPa，然后在沉積系統(tǒng)射頻電源頻率為13.56MHz、射頻功率為200W、壓強為IOOOPa和溫度為700°C條件下進行沉積，沉積時間為30s，沉積結(jié)束后，關(guān)閉射頻電源和加熱電源，停止通入碳源氣體,繼續(xù)以氫氣氣體流量為40sccm及氬氣氣體流量為80sccm通入氬氣和氫氣，并調(diào)節(jié)抽真空速度將等離子體增強化學(xué)氣相沉積真空裝置中壓強控制為200Pa，在壓強為200Pa和氫氣及氬氣氣氛下從溫度為700°C冷卻至室溫，即得到石墨烯/銅復(fù)合粉末；
[0074]三、將金屬Ag粉末與步驟二制備的石墨烯/銅復(fù)合粉末放入球磨機中，進行研磨并攪拌45min至粉體混合均勻，即得到石墨烯增強銅基復(fù)合釬料。
[0075]步驟一中所述的銅粉純度為99.9%?99.95%，顆粒直徑為300目。
[0076]步驟三中所述的金屬Ag粉末純度為99.95%，顆粒直徑為300目。
[0077]本實施例制備出的石墨烯/銅復(fù)合粉末中石墨烯尺寸均一，缺陷少，石墨烯大部分為3層以上。
[0078]制備出的石墨烯增強銅基復(fù)合釬料中石墨烯的質(zhì)量高且均勻分散，可以有效提高銅基復(fù)合釬料的性能。
【權(quán)利要求】
1.一種低溫高效制備石墨烯增強銅基復(fù)合釬料的方法，其特征在于一種低溫高效制備石墨烯增強銅基復(fù)合釬料的方法是按照以下步驟進行的: 一、將銅粉置于等離子體增強化學(xué)氣相沉積真空裝置中，抽真空至壓強為5Pa以下，以氣體流量為ISsccm?22sCCm通入氫氣，調(diào)節(jié)抽真空速度將等離子體增強化學(xué)氣相沉積真空裝置中壓強控制為190Pa?210Pa，并在壓強為190Pa?210Pa和氫氣氣氛下40min內(nèi)將溫度升溫至為500°C?700°C，并在溫度為500°C?700°C下保溫25min?35min ； 二、通入IS氣和碳源氣體，調(diào)節(jié)氫氣的氣體流量為40sccm、lS氣氣體流量為80sccm、碳源氣體的氣體流量為Isccm?8sccm，并調(diào)節(jié)抽真空速度將等離子體增強化學(xué)氣相沉積真空裝置中壓強控制為800Pa?lOOOPa，然后在沉積系統(tǒng)射頻電源頻率為13.56MHz、射頻功率為190W?210W、壓強為800Pa?IOOOPa和溫度為500°C?700°C條件下進行沉積，沉積時間為IOs?300s，沉積結(jié)束后，關(guān)閉射頻電源和加熱電源，停止通入碳源氣體，繼續(xù)以氫氣的氣體流量為40sccm、氬氣氣體流量為80sccm通入氫氣和氬氣，并調(diào)節(jié)抽真空速度將等離子體增強化學(xué)氣相沉積真空裝置中壓強控制為150Pa?200Pa，在壓強為150Pa?200Pa和氫氣及氬氣氣氛下從溫度為500°C?700°C冷卻至室溫，即得到石墨烯/銅復(fù)合粉末； 三、將金屬粉末或合金粉末與步驟二制備的石墨烯/銅復(fù)合粉末放入球磨機中，進行研磨并攪拌至粉體混合均勻，即得到石墨烯增強銅基復(fù)合釬料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低溫高效制備石墨烯增強銅基復(fù)合釬料的方法，其特征在于步驟一中所述的銅粉純度為99%?99.99%，顆粒直徑為IOOnm?100 μ m。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低溫高效制備石墨烯增強銅基復(fù)合釬料的方法，其特征在于步驟二中所述的碳源氣體為甲烷。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低溫高效制備石墨烯增強銅基復(fù)合釬料的方法，其特征在于步驟三中所述的金屬粉末純度為99%?99.99%，顆粒直徑為IOOnm?100 μ m ;所述的合金粉末純度為99%?99.99%，顆粒直徑為IOOnm?100 μ m。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低溫高效制備石墨烯增強銅基復(fù)合釬料的方法，其特征在于步驟三中所述的金屬粉末為Sn粉末、Ag粉末、P粉末或Mn粉末。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低溫高效制備石墨烯增強銅基復(fù)合釬料的方法，其特征在于步驟三中所述的合金粉末為Sn-Ag粉末或Ag-Zn粉末。
【文檔編號】B23K35/40GK103817466SQ201410066482
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年2月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月26日
【發(fā)明者】亓鈞雷, 張?zhí)扃? 張麗霞, 曹健, 馮吉才 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)