【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及粉末冶金，尤其涉及一种利用紫铜废料通过粉末冶金结合中温连续挤压工艺，制备石墨烯复合铜板带的方法及应用。
技术介绍
1、现今有色金属铜板带的生产环节，大量采用全新电解铜、电解锌投炉生产，这种生产方式使得能耗及排放始终无法降低。通过统计，利用每吨再生铜（回收废铜）与原生铜相比，可以降低煤耗1054吨、节水395吨、减少固体废物380吨、减少二氧化硫排放0.137吨。通过以上统计数据，可直观认识到，使用再生铜对环境保护、碳排放降低以及固废污染物排放降低的意义非常大
2、现今铜废料的再利用主要有以下两种：直接利用和间接利用，但不论是直接利用的方式（将高质量的废杂铜直接冶炼成成品），或是间接利用（将废杂铜冶炼成阳极铜，再经过电解冶炼成电解铜），都离不开冶炼，如何利用回收废铜不通过冶炼方式，生产高精度铜合金，是有色金属铜板带的难题。
3、此外，现今紫铜板带的生产，主流生产工艺是通过水平连铸、立式浇铸以及上引法铸杆再挤压工艺，其制程周期长且在熔炼、铸造环节由于原料的高温挥发，导致烟尘污染非常严重。由于其生产制程长，会增加生产过程的能耗，现有的牌号其产品为单一铜或是添加sn、fe、p、mg、al、ni、si、稀土等微量元素进行强化，其添加工艺复杂、添加元素的损耗大、难度高，各种偏析问题严重。
4、由于电气控制的环境、使用、抗疲劳要求、耐腐蚀要求越来越高，基于现有制备工艺生产的单一的铜合金材料，已无法满足企业和市场对高耐腐蚀、高导电、高弹性、高强度的铜板带材料的需求。
1、为了解决上述至少一个技术问题，本专利技术提出了一种利用紫铜废料通过粉末冶金结合中温连续挤压工艺，制备石墨烯复合铜板带的方法以及应用，以解决紫铜废料的非冶炼方式的回收再利用以及生产高性能石墨烯复合铜板带的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、本专利技术第一方面提出了一种利用紫铜废料制备石墨烯复合铜板带的方法，包括如下步骤：
4、s1,根据石墨烯复合铜板带的应用场景，选择含不同组分的紫铜废料；
5、s2,将紫铜废料粉碎成紫铜块状碎料；
6、s3,根据石墨烯复合铜板带的应用场景，向所述紫铜块状碎料中加入质量百分比为0.1-8%的石墨烯，经研磨形成第一尺寸混合粉；
7、s4,将所述第一尺寸混合粉进行半熔化搅拌，以使所述石墨烯均匀填充在紫铜细晶组织中形成石墨烯-紫铜混合基材；
8、s5,对所述石墨烯-紫铜混合基材进行连续挤压，以使所述石墨烯作为填充元素完全挤压进所述紫铜细晶组织的晶格空隙内形成石墨烯复合铜板带坯料；
9、s6,将所述石墨烯复合铜板带坯料参照常规紫铜冷轧工艺进行加工，得到石墨烯复合铜板带。
10、优选地，所述紫铜块状碎料尺寸为1-2cm，所述第一尺寸混合粉的粒径小于50μm。
11、优选地，所述s4包括如下步骤：
12、s41,将所述第一尺寸混合粉送入圆形送料机内，并向圆形送料机内注入惰性气体；
13、s42,对所述圆形送料机进行升温至450-500℃，使所述第一尺寸混合粉达到半熔化状态形成所述石墨烯-紫铜混合基材；
14、s43,通过双螺杆对所述石墨烯-紫铜混合基材进行旋转剪切搅拌，搅拌10-20min后，输送至所述圆形送料机的出料口。
15、优选地，所述圆形送料机采用超级奥氏体不锈钢1.4652，所述双螺杆推动压力范围为35-45mpa，此时，石墨烯-紫铜混合基材密度为正常固态理论密度的65%以上。
16、优选地，所述s5包括如下步骤：
17、s51,将所述石墨烯-紫铜混合基材送入连续挤压机；
18、s52,将所述连续挤压机的挤压模腔温度设定为800-950℃，挤压压力设定为不小于1000mpa，对所述石墨烯-紫铜混合基材进行连续挤压，得到所述石墨烯复合铜板带坯料。
19、优选地，所述连续挤压机为conform连续挤压机。
20、优选地，所述石墨烯复合铜板带的厚度为16-25mm,宽度为10-600mm。
21、优选地，所述石墨烯在石墨烯复合铜板带中沿轧制和挤压方向形成用于电子高效传输的线性延长组织。
22、优选地，按质量百分数计，所述紫铜废料包含以下含量的原料组分：cu:95-99.5%、ag:0.001-0.1%、p:0.001-0.4%、au:0.0001-0.1%，石墨烯:0.1-6%、余量为ni、cr、zn、fe、nb、、sn、ti、bi、al、pt、b中的一种或多种，且总量小于0.5%；
23、或，按质量百分数计，所述紫铜废料包含以下含量的原料组分：cu：96-99.5%、ni：0.01-0.4、sn：0.01-0.1%、ag：0.001-0.1%、p：0.01-0.1%，au：0.0001-0.1%，石墨烯：0.1-4%、余量为cr、zn、fe、nb、ti、bi、al、pt、b中的一种或多种，且总量小于0.5%；
24、或，按质量百分数计，所述紫铜废料包含以下含量的原料组分：cu：97-99.5%、fe：0.01-0.5%、ni：0.01-0.5%、ag：0.001-0.01%、p：0.01-0.1%、au：0.0001-0.1%，石墨烯：0.01-5%、其它微量元素cr、zn、nb、ti、bi、al、pt、b中的一种或多种，且总量小于0.5%；
25、或，按质量百分数计，所述紫铜废料包含以下含量的原料组分：cu：98-99.5%、ag：0.001-0.5%、au:0.0001-0.1%，石墨烯：0.1-8%、余量为ni、cr、zn、fe、nb、sn、ti、bi、al、pt、b、p中的一种或多种，且总量小于0.5%；
26、或，按质量百分数计，所述紫铜废料包含以下含量的原料组分：cu：99.2-99.8%、fe：0.01-0.5%、au:0.0001-0.1%，石墨烯：0.1-6%、余量为ag、ni、cr、zn、fe、nb、sn、ti、bi、al、pt、b、p中的一种或多种，且总量小于0.5%。
27、本专利技术第二方面提供了一种如第一方面所述利用紫铜废料制备石墨烯复合铜板带应用于航空航天的导电弹性部件、航海器、汽车以及电器的导电弹性部件。
28、与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
29、1.本专利技术通过粉末冶金工艺结合中温连续挤压工艺，将石墨烯作为填充元素充分挤压进紫铜废料的晶格间隙中，形成了高强度、高导热、高导电的高性能石墨烯复合铜板带。本制备方法不仅实现了紫铜废料的高效无污染的直接回收利用，也实现了紫铜废料制备的复合材料在强度、导电性、耐腐蚀性、耐高温、耐磨性等物理性能和化学性能方面的大幅提升。
30、2.本专利技术通过半熔化破碎剪切搅拌工艺，使得石墨烯-紫铜混合基材的组织结构中的柱状和枝状结晶被有效破碎，限制了再结晶的组本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种利用紫铜废料制备石墨烯复合铜板带的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述利用紫铜废料制备石墨烯复合铜板带的方法，其特征在于，所述紫铜块状碎料尺寸为1-2cm，所述第一尺寸混合粉的粒径小于50μm。
3.根据权利要求1所述利用紫铜废料制备石墨烯复合铜板带的方法，其特征在于，所述S4包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述利用紫铜废料制备石墨烯复合铜板带的方法，其特征在于，所述圆形送料机采用超级奥氏体不锈钢1.4652；所述双螺杆推动压力范围为35-45MPa，此时，所述石墨烯-紫铜混合基材密度为正常固态理论密度的65%以上。
5.根据权利要求1所述利用紫铜废料制备石墨烯复合铜板带的方法，其特征在于，所述S5包括如下步骤：
6.根据权利要求5所述利用紫铜废料制备石墨烯复合铜板带的方法，其特征在于，所述连续挤压机为Conform连续挤压机。
7.根据权利要求1-6任一所述利用紫铜废料制备石墨烯复合铜板带的方法，其特征在于，所述石墨烯复合铜板带的厚度为16-25mm,宽度为10-600mm。<...
【技术特征摘要】
1.一种利用紫铜废料制备石墨烯复合铜板带的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述利用紫铜废料制备石墨烯复合铜板带的方法，其特征在于，所述紫铜块状碎料尺寸为1-2cm，所述第一尺寸混合粉的粒径小于50μm。
3.根据权利要求1所述利用紫铜废料制备石墨烯复合铜板带的方法，其特征在于，所述s4包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述利用紫铜废料制备石墨烯复合铜板带的方法，其特征在于，所述圆形送料机采用超级奥氏体不锈钢1.4652；所述双螺杆推动压力范围为35-45mpa，此时，所述石墨烯-紫铜混合基材密度为正常固态理论密度的65%以上。
5.根据权利要求1所述利用紫铜废料制备石墨烯复合铜板带的方法，其特征在于，所述s5包括如下步骤：
6.根据权利要求5所述利用紫铜废料制备石墨烯复合铜板带的方法，其特征在于，所述连续挤压机为conform连续挤压机。
7.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：王红明，
申请(专利权)人：北京金鹏振兴铜业有限公司，
类型：发明
国别省市：
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