激光制备石墨烯/镍/铜触头材料及其性能研究

为改善抗电弧烧蚀能力差导致铜合金触头电寿命不足的问题,本文采用激光法在镍镀层增强紫铜表面原位制备大面积石墨烯,形成石墨烯/镍/铜复合材料,提高Cu基触头的使用寿命.设置电沉积电流5 mA,沉积90 s后在铜表面引入平均厚度为25~27μm的Ni过渡层,改善Cu对激光的高反射、高导热问题.通过旋涂石墨碳源在镍过渡层表面,设置纳秒激光功率1.5 W,脉宽150 ns,扫描速度10 mm/s,加工3次,频率250 KHz后进行辐照,在铜镍过渡层表面成功制备了石墨烯独立涂层.对复合材料进行了理论分析和实验验证,取得了相应最优参数下的相关性能数据.结果表明,石墨烯/Ni/Cu复合触头硬度为245.45 HV,是紫铜的3.17倍;接触电阻0.096 mΩ符合国家标准;摩擦系数0.083 7是紫铜的0.73倍;500℃时复合材料导热系数为1 178 W/(m·K),是紫铜的3.43倍.同时,复合材料具有良好的抗氧化性能.本文为新型铜合金触头的制备提供了新的思路和实验基础.