阅读说明：本技术 石墨烯铅合金的制造方法 (Method for manufacturing graphene-lead alloy ) 是由 赖中平 张国兴 于 2018-06-14 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种石墨烯铅合金的制造方法,包括：将石墨烯氧化物分散于含铅离子或其它金属离子的水溶液中；使用还原剂将金属离子与石墨烯氧化物同步还原成含有金属纳米颗粒的石墨烯产物；过滤干燥前一步骤的含有金属纳米颗粒的石墨烯产物,获得金属纳米颗粒改性的石墨烯粉体；以及将前述金属纳米颗粒改性的石墨烯粉体加入铅熔炼液中,搅拌分散后浇铸冷却成块,进而获得石墨烯铅合金块。本发明方法可以增加石墨烯在金属熔炼液中的湿润性,提升石墨烯分散程度。(The invention provides a method for manufacturing a graphene-lead alloy, which comprises the following steps: dispersing graphene oxide in an aqueous solution containing lead ions or other metal ions; synchronously reducing metal ions and graphene oxide into a graphene product containing metal nanoparticles by using a reducing agent; filtering and drying the graphene product containing the metal nano particles in the previous step to obtain metal nano particle modified graphene powder; and adding the graphene powder modified by the metal nanoparticles into a lead smelting solution, stirring and dispersing, and then casting and cooling into blocks to obtain the graphene-lead alloy blocks. The method can increase the wettability of the graphene in the metal smelting liquid and improve the dispersion degree of the graphene.)

石墨烯铅合金的制造方法

技术领域

本发明涉及一种铅合金的制造工艺，特别是一种的石墨烯铅合金的制造方法。

背景技术

石墨烯导入合金结构中，可以作为合金结构内部的骨架，增强整体合金的强度。在石墨烯铅合金部份，已有相关报告与产品展示石墨烯铅合金在铅酸电池应用上可以大幅提升铅酸电池的性能表现与循环寿命。可见石墨烯铅酸电池在产业化产品上有十足竞争力。而在石墨烯合金产业的生产工艺中，石墨烯在合金中的分散情状是影响石墨烯铅合金物理特性的关键。已知的相关制造技术列举如下。

已公开的中国专利申请公布号CN104263994A展示一种石墨烯合金复合导电材料与其制备方法，本发明的石墨烯合金复合材料是由0.01％-5％的石墨烯在铟、铋、锡、锌衬底的合金。其制备方法采用上述金属粉末，于坩埚中加热形成合金液，接着在将石墨烯粉末直接加到合金液中，与石墨棒搅拌后，浇注成型，等自然冷却后，形成石墨烯合金。可以理解的是石墨烯密度轻，金属融熔液的内聚力强，石墨烯混参湿润性差，直接搅拌很难达到均匀分散的烯合金。

在已公开的中国专利申请公布号CN102719719A，基本上是一种粉末冶金方式制备石墨烯合金，其中揭露含有0.01-0.5wt％石墨烯的硬质合金材料。其制程工艺是通过石墨烯材料均匀分散于水或有机溶剂，形成石墨烯分散液之后，再与硬质合金粉末混合，并依次经球磨，干燥，造粒，压制成型，脱脂和烧结工序，最后制得目标产品。这件专利技术采用粉末冶金方式改良了石墨烯在上述融熔液中分散问题。

已公开的中国专利申请公布号CN106312045A，提出了一种铅酸蓄电池石墨烯-铅板栅的配方合金及其制作方法，基本上是使用镀镍石墨烯与铝金属粉末球磨混合后采用粉末冶金的方式制备石墨烯铝合金。其采用镀镍石墨烯于铝合金粉末冶金中可以具有更加的湿润性与结合力。但是其中镀镍石墨烯需要经过敏化、活化、与化学镀镍等多个制造工序来获得，制造工序相对麻烦。

在其它石墨烯合金制造工艺中，例如已公开的中国专利申请公布号CN105551839A宣告一种石墨烯铜合金制备方法，采用直流磁控溅镀法在石墨烯表面沉积铜金属获得镀铜石墨烯复合粉体，然后再利用球磨混合，冷压成型，电弧熔炼烧结工序，最后获得目标产品。

已公开的中国专利申请公布号CN106148748A，提出了一种石墨烯钛合金制备方法，其利用海绵钛与石墨烯混合，使石墨烯均匀吸附在钛海绵体中，接着再将吸附有石墨烯的海绵钛压制成定后，再以真空电弧熔炼方式，最后获得石墨烯钛合金。

已公开的中国专利申请公布号CN106058267A，提出了一种原位合成法制备石墨烯铅合金的工艺，其在铅熔炼液中加入金属碳化物或是固体有机物，使含碳物质溶解于金属熔炼液中，接着在浇铸冷却过程中，碳原子在晶界中析出排列成石墨烯，进而获得石墨烯铅合金。

从成本与量产的角度来看，目前以熔炼法是相对比较可行与被采用的大量生产工艺。

关于改善石墨烯在熔炼法中分散问题，以多步骤熔炼法为主要工艺。已公开的中国专利申请公布号CN103943865A提出一种多步骤熔炼法制备石墨烯铅合金，其中包含有锡、铝、锶、铜和石墨烯的铅合金，其应于铅酸蓄电池板栅合金。

其中的制造工艺首先利用氧化石墨烯或是少量石墨烯粉与氧化锡、氧化锶、氧化铜、氧化铝混合，再加入适量还原剂，于高温真空电炉中将上述金属氧化物还原并同步熔炼获得初步石墨烯基础合金母体；接着再将此石墨烯基础母体依据比例加入铅融熔液中，以获得含锡、铝、锶、铜和石墨烯的铅合金。

从上述的许多石墨烯合金专利中可以发现，直接采用石墨烯粉体，会有石墨烯湿润性与分散性问题；粉末冶金采用球磨混合无法有效率的大量生产；其它的制造工艺则有工序繁杂或设备昂贵的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种石墨烯铅合金的制造方法，简易又可以解决石墨烯粉体在金属合金熔炼液中湿润与分散的问题。

为了解决上述的技术问题，本发明石墨烯铅合金的制造方法的一种实施例，包括：

1.将石墨烯氧化物(graphene oxide，GO)分散于含铅离子或其它金属离子的水溶液中；

2.使用还原剂将金属离子与石墨烯氧化物同步还原成含有金属纳米颗粒的石墨烯产物；

3.过滤干燥前一步骤的含有金属纳米颗粒的石墨烯产物，获得金属纳米颗粒改性的石墨烯粉体；以及

4.将前述金属纳米颗粒改性的石墨烯粉体加入铅熔炼液中，搅拌分散后浇铸冷却成块，进而获得石墨烯铅合金块。

作为本发明石墨烯铅合金的制造方法的优选实施例，其中含铅离子或其它金属离子的水溶液包括：铅、铁、钴、镍、铜、锌、锰、银等离子溶液其中的任一种；所使用金属离子原料为上述金属之硫酸盐、硝酸盐、次氯酸盐、氯化盐、醋酸盐等物料其中的任一种。

作为本发明石墨烯铅合金的制造方法的优选实施例，其中还原剂包括：硼氢化钠(NaBH4)、连二亚硫酸钠(Na2S2O4)、硫代硫酸钠(Na2S2O3)、联氨(N2H4)、维他命C、SnCl2等其中的任一种。

本发明石墨烯铅合金的制造方法的有益效果在于，氧化石墨烯表面的官能基可以吸附金属离子，让通过还原工序后的金属纳米颗粒与石墨烯之间存在化学键结的关联性；另一方面，表面通过金属纳米颗粒改性的石墨烯粉体，可以增加石墨烯在铅金属熔炼液中的湿润性，提升石墨烯分散程度。

有关本发明的其它功效及实施例的详细内容，配合图式说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明石墨烯铅合金的制造方法的步骤流程图。

符号说明

1.将石墨烯氧化物(graphene oxide，GO)分散于含铅离子或其它金属离子的水溶液中

2.使用还原剂将金属离子与石墨烯氧化物同步还原为含有金属纳米颗粒的石墨烯产物

3.过滤干燥前一步骤的含有金属纳米颗粒的石墨烯产物，获得金属纳米颗粒改性的石墨烯粉体

4.将前述金属纳米颗粒改性的石墨烯粉体加入铅熔炼液中，搅拌分散后浇铸冷却成块，进而获得石墨烯铅合金块

具体实施方式

在下文的实施方式中所述的位置关系，包括：上，下，左和右，若无特别指明，皆是以图式中组件绘示的方向为基准。

请参图1是本发明石墨烯铅合金的制造方法的步骤流程图。本发明石墨烯铅合金的制造方法的一种实施方式的步骤，包括：

1.将石墨烯氧化物(graphene oxide，GO)分散于含铅离子或其它金属离子的水溶液中，使石墨烯氧化物表面官能基吸附铅离子或其它金属离子；所述含铅离子或其它金属离子的水溶液包括：铅、铁、钴、镍、铜、锌、锰、银等离子溶液其中的任一种；所使用金属离子原料为上述金属之硫酸盐、硝酸盐、次氯酸盐、氯化盐、醋酸盐等物料其中的任一种；

2.使用还原剂将金属离子与石墨烯氧化物同步还原成含有金属纳米颗粒的石墨烯产物，其中还原剂可以移除官能基的含量，所述的还原剂包括：硼氢化钠(NaBH4)、连二亚硫酸钠(Na2S2O4)、硫代硫酸钠(Na2S2O3)、联氨(N2H4)、维他命C、SnCl2等；藉此步骤，铅离子或其它金属离子将会通过化学还原成为金属纳米颗粒并且沉积在石墨烯表面；

3.过滤干燥前一步骤的含有金属纳米颗粒的石墨烯产物，获得金属纳米颗粒改性的石墨烯粉体；以及

4.将上述金属纳米颗粒改性的石墨烯粉体加入铅熔炼液中，搅拌分散后浇铸冷却成块，进而获得石墨烯铅合金块。

通过本发明发明石墨烯铅合金的制造方法的上述步骤，其中石墨烯氧化物的表面的碳氧官能基可以吸附金属离子，让还原后的金属纳米颗粒与石墨烯之间存在化学键结的关联性。另一方面，表面通过金属纳米颗粒改性的石墨烯粉体，可以增加石墨烯在金属熔炼液中的湿润性，提升石墨烯的分散程度。

以上所述的实施例及/或实施方式，仅是用以说明实现本发明技术的较佳实施例及/或实施方式，并非对本发明技术的实施方式作任何形式上的限制，任何本领域技术人员，在不脱离本发明内容所公开的技术手段的范围，当可作些许的更动或修饰为其它等效的实施例，但仍应视为与本发明实质相同的技术或实施例。