本发明涉及一种基于铜和石墨烯的导电线芯的制备工艺。
背景技术：
目前，电线电缆的导电线芯通常是铜或铝，一般都经过金属熔炼以及轧制拉伸等制作成导电线芯。导电线芯的性能通常通过后续的工艺进行改善，如在导电线芯表面电镀锡和镍分别改善其抗氧化性能和机械性能及耐腐蚀性能等。后续工艺中引入的金属通常其导电性较差，对电线电缆的性能具有不利影响，且层数的增多不仅会增加工艺的繁琐，且会使得电线电缆的重量增加，增加其成本。
技术实现要素：
本发明设计开发了一种基于铜和石墨烯的导电线芯的制备工艺，其所制得的电线电缆具备良好的导电性能和抗腐蚀性能。
本发明提供的技术方案为：
一种基于铜和石墨烯的导电线芯的制备工艺，包括：
步骤(1)制作电镀液，电镀液中硫酸铜的浓度为100～120g/L，硫酸的浓度为26～45g/L，氯离子的浓度为0.06～0.09g/L，表面活性剂的浓度为3.5～4.5g/L，纳米石墨烯的浓度为6～8g/L，纳米活性炭的浓度为0.001～0.005g/L；其中，电镀液的制作过程是，先配制溶液，溶液中硫酸铜的浓度为100～120g/L，硫酸的浓度为26～45g/L，氯离子的浓度为0.06～0.09g/L，表面活性剂的浓度为3.5～4.5g/L，之后将纳米石墨烯和纳米活性炭加入至溶液中，超声频率为40～50KHz，超声时间为10min，溶液温度为70～88℃；
步骤(2)以铜片为阳极，以铜板为阴极，将阳极和阴极置于电镀液中，将电镀液的温度从30℃升温至80℃，并使电镀液的温度在80℃下保持0.5～1h，之后将电镀液的温度降低至50℃，并在50℃下保持1～2h，电流密度为23～40A/dm2，对电镀液进行搅拌，在升温和降温的过程中，搅拌速率为10转/min，当电镀液达到80℃时，搅拌速率设定为30转/min，当电镀液达到50℃时，搅拌速率为5转/min；
步骤(3)用所述铜板制作导电线芯。
优选的是，所述的基于铜和石墨烯的导电线芯的制备工艺中，所述步骤(1)中，电镀液中硫酸铜的浓度为115g/L，硫酸的浓度为30g/L，氯离子的浓度为0.08g/L。
优选的是，所述的基于铜和石墨烯的导电线芯的制备工艺中，所述步骤(2)中，电镀液的温度在80℃下保持1h，之后将电镀液的温度降低至50℃，并在50℃下保持1.5h。
优选的是，所述的基于铜和石墨烯的导电线芯的制备工艺中，所述步骤(2)中，电流密度为35A/dm2。
优选的是，所述的基于铜和石墨烯的导电线芯的制备工艺中，表面活性剂的浓度为3.8g/L。
优选的是，所述的基于铜和石墨烯的导电线芯的制备工艺中，纳米石墨烯的浓度为6.7g/L。
本发明所述的基于铜和石墨烯的导电线芯的制备工艺所制得的电线电缆具备良好的导电性能和抗腐蚀性能。
具体实施方式
下面对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
本发明提供一种基于铜和石墨烯的导电线芯的制备工艺，包括：
步骤(1)制作电镀液，电镀液中硫酸铜的浓度为100～120g/L，硫酸的浓度为26～45g/L，氯离子的浓度为0.06～0.09g/L，表面活性剂的浓度为3.5～4.5g/L，纳米石墨烯的浓度为6～8g/L，纳米活性炭的浓度为0.001～0.005g/L；其中，电镀液的制作过程是，先配制溶液，溶液中硫酸铜的浓度为100～120g/L，硫酸的浓度为26～45g/L，氯离子的浓度为0.06～0.09g/L，表面活性剂的浓度为3.5～4.5g/L，之后将纳米石墨烯和纳米活性炭加入至溶液中，超声频率为40～50KHz，超声时间为10min，溶液温度为70～88℃；
步骤(2)以铜片为阳极，以铜板为阴极，将阳极和阴极置于电镀液中，将电镀液的温度从30℃升温至80℃，并使电镀液的温度在80℃下保持0.5～1h，之后将电镀液的温度降低至50℃，并在50℃下保持1～2h，电流密度为23～40A/dm2，对电镀液进行搅拌，在升温和降温的过程中，搅拌速率为10转/min，当电镀液达到80℃时，搅拌速率设定为30转/min，当电镀液达到50℃时，搅拌速率为5转/min；
步骤(3)用所述铜板制作导电线芯。
本发明在电镀液中加入了纳米石墨烯，导电线芯具有铜-石墨烯复相，导电线芯具备良好的导线性和抗腐蚀性；另外，少量的纳米活性炭可以改善导电线芯的抗腐蚀性，延长导电线芯的使用寿命。
本发明中，先使电镀液的温度从30℃上升至较高的温度，之后再较高的温度下保持一段时间，以促使反应的发生，增加石墨烯在铜板上的沉积和结合量；当进行至一段时间后，再将温度降低至50℃，以促使石墨烯稳定地结合在铜板上。
另外，在升温和降温的过程中，对电镀液采取搅拌，促使电镀液中的各成分均匀分布。温度为80℃的阶段，为了加快反应速度，促使石墨烯向铜板上的沉积和结合，提供一个相对较快的搅拌速度；而当温度为50℃的阶段，为了促使石墨烯在铜板上的结合，则选择相对较小的搅拌速度，避免影响石墨烯-铜相结构的平衡。
在配制电镀液时，将纳米石墨烯加入至已经配制好的溶液中，之后采用超声对纳米石墨烯进行分散。通过设定超声的频率、时间以及溶液的温度，可以使纳米石墨烯以均匀的形式分散于溶液中。
优选的是，所述的基于铜和石墨烯的导电线芯的制备工艺中，所述步骤(1)中，电镀液中硫酸铜的浓度为115g/L，硫酸的浓度为30g/L，氯离子的浓度为0.08g/L。
优选的是，所述的基于铜和石墨烯的导电线芯的制备工艺中，所述步骤(2)中，电镀液的温度在80℃下保持1h，之后将电镀液的温度降低至50℃，并在50℃下保持1.5h。
优选的是，所述的基于铜和石墨烯的导电线芯的制备工艺中，所述步骤(2)中，电流密度为35A/dm2。
优选的是，所述的基于铜和石墨烯的导电线芯的制备工艺中，表面活性剂的浓度为3.8g/L。
优选的是，所述的基于铜和石墨烯的导电线芯的制备工艺中，纳米石墨烯的浓度为6.7g/L。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。