[發明專利]一種增強泡沫銅在較高溫度下抗氧化能力的方法

有效

• 申請號: 201310009300.1
• 申請日: 2013-01-10
• 公開（公告）號: CN103924207B
• 公開（公告）日: 2017-04-19
• 發明（設計）人: 張燕輝;于廣輝;陳志鎣;王彬;張浩然
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: C23C16/26
• 分類號: C23C16/26
• 代理公司: 上海光華專利事務所31219
• 代理人: 李儀萍

技術領域

本發明屬金屬表面防護領域，特別是涉及增強泡沫銅在較高溫度下抗氧化能力的方法。

背景技術

多孔泡沫金屬是一種金屬基體中含有一定數量、一定尺寸孔徑、一定空隙率的多孔結構的金屬材料，是當前材料科學中發展迅猛的一種材料。多孔金屬材料具有立體多層三維結構、高通透性、孔徑可調等特點，因此兼有功能材料和結構材料的雙重作用。多孔金屬材料具有阻尼、減震、降噪、隔熱、阻燃、過濾、布氣、電子屏蔽等功能，在生產生活中有著廣泛的應用。泡沫銅是泡沫金屬中的一種，具有以上提到的泡沫金屬共有的特點和功能。同時，由于金屬銅本身具有相對其他常用金屬更好的導熱性能，使得泡沫銅相對于其他泡沫金屬在散熱材料方面更具優勢，因此泡沫銅被廣發用于電機、電器以及電子元器件的導熱散熱；由于泡沫銅優良的導熱性能，使其成為性能優異的阻燃材料，在國外很多先進的消防器材上獲得應用，尤其作為火焰隔離器材具有優異的效果。但是，相比于其他金屬(比如鎳)，銅比較容易氧化，在較高溫度的環境中氧化速度更快，考慮到作為散熱或者導熱材料(或器件)往往在較高溫度環境下工作，這一特點勢必影響泡沫銅在高溫環境下的工作性能和工作壽命。

因此，提高泡沫銅在較高溫度下的抗氧化能力，對于保證和延長其作為散熱或者導熱器件的工作性能以及工作壽命意義重大。目前增強泡沫銅抗氧化性能的一種途徑是通過化學方法在泡沫銅表面制備一層薄的有機層，這種方法處理過的泡沫銅在常溫下的抗氧化能力顯著提高，但是在高溫環境下的抗氧化能力卻沒有提高。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種增強泡沫銅在較高溫度下抗氧化能力的方法，用于解決現有技術中泡沫銅在高溫環境下的抗氧化能力較低的問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種增強泡沫銅在較高溫度下抗氧化能力的方法，其特征在于：該方法包括以下步驟：

將泡沫銅放入無氧反應器中，抽真空并通入惰性氣體，加熱使泡沫銅達到一定反應溫度；向無氧反應器中通入含碳氣體，在一定氣壓下反應一定時間，待爐內溫度冷卻至室溫，得到的泡沫銅表面覆蓋了一層致密的超薄碳膜，用于提高泡沫銅在較高溫度下的抗氧化能力。

優選地，所述無氧反應器包括石英管、包圍所述石英管的加熱爐體、位于該石英管內的襯底托、位于該石英管上方的進氣氣路以及位于該石英管底部的出氣氣路。

優選地，所述的泡沫銅為純銅或者銅合金制備的三維網狀材料。

優選地，所述一定反應溫度為20℃到1100℃。

優選地，所述一定氣壓為0.1-7600torr。

優選地，所述一定時間為大于零小于9999min。

優選地，所述含碳氣體為一氧化碳、甲烷、乙炔、乙醇、苯、甲苯、環己烷、酞菁中的一種或幾種的組合。

優選地，所述含碳氣體為通過加熱含碳元素液體或固態材料獲得的含碳氣體。

優選地，所述較高溫度為20℃到200℃。

優選地，將泡沫銅放入無氧反應器之前還包括將該泡沫銅依次用四氯化碳、丙酮、酒精、去離子水超聲清洗后烘干的步驟。

本發明通過在泡沫銅表面生長一層致密的超薄碳膜來提高泡沫銅的抗氧化能力，同時由于碳薄膜擁有非常高的透光率和導熱能力，因此不會對泡沫銅本身的形狀、厚度、孔徑、孔隙率、體密度、導熱等主要參數產生明顯影響。本發明的方法重復性高、簡單易行，可明顯提高泡沫銅在較高溫度下的抗氧化能力。

附圖說明

圖1為本發明無氧反應器結構示意圖；其中，1為進氣氣路，2為出氣氣路，3為襯底托，4為加熱爐體，5為石英管；

圖2為泡沫銅經本發明實例1處理后與處理前的對比照片。

圖3a-3d為三種樣品隨溫度變化的照片，從左至右依次為未經任何處理的泡沫銅、經化學方法處理過在常溫下就較好抗氧化能力的泡沫銅和本方法處理過的泡沫銅。其中3a為未加熱前三個樣品的照片；3b為加熱溫度到達150℃時三個樣品的照片；3c為加熱溫度到達180℃時三個樣品的照片；3d為加熱溫度到達180℃后保持10分鐘后三個樣品的照片。

具體實施方式

以下通過特定的具體實例說明本發明的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本發明的其他優點與功效。本發明還可以通過另外不同的具體實施方式加以實施或應用，本說明書中的各項細節也可以基于不同觀點與應用，在沒有背離本發明的精 神下進行各種修飾或改變。