[發明專利]一種碳-銅復合材料的制備方法

有效

• 申請號: 201710789097.2
• 申請日: 2017-09-05
• 公開（公告）號: CN107675108B
• 公開（公告）日: 2019-06-28
• 發明（設計）人: 張東生;董會娜;孫衛康;姚棟嘉;吳恒;牛利偉;劉喜宗
• 申請（專利權）人: 鞏義市泛銳熠輝復合材料有限公司
• 主分類號: C22C47/14
• 分類號: C22C47/14;C22C47/06;C22C47/04;C22C49/02;C22C49/14;C22C101/10
• 代理公司: 鄭州豫開專利代理事務所(普通合伙) 41131
• 代理人: 張智偉

本發明屬于復合材料領域，公開一種碳?銅復合材料的制備方法。采用碳纖維針刺氈作為碳纖維預制體；將TiC粉加入到NaOH溶液中，攪拌均勻，得到TiC懸浮液；將碳纖維預制體置于密閉容器中，對其抽真空；然后將TiC懸浮液注入到容器中，隨后將惰性氣體充入容器中，將TiC加壓浸漬到碳纖維預制體中；取出加壓浸漬后的碳纖維預制體，干燥處理；用銅粉包埋所得碳纖維預制體，將其置于石墨坩堝內，在真空或者惰性氣氛保護下，在1100~1300℃下保溫0.5~2 h，之后隨爐降溫冷卻；取出石墨坩堝內所得坯體，經水洗后干燥處理，即得碳?銅復合材料。本發明直接在碳纖維預制體的表面浸滲得到TiC涂層，顯著改善了碳與浸滲Cu的界面潤濕性較差的問題，制備得到性能優異的碳?銅復合材料。

技術領域

本發明屬于復合材料領域，具體涉及一種碳-銅復合材料的制備方法。

背景技術

碳-銅復合材料是目前應用較廣泛的一種滑動導電材料，其綜合了碳材料優良的摩擦磨損性能和銅優良的導電性能。碳纖維與銅具有良好的化學相容性，但二者的潤濕性極差，即使在超過銅熔點高溫下，二者既不潤濕也不反應，這就使制備的碳材料增強銅基復合材料的界面只能是機械互鎖，結合強度低。為了制備具有優良綜合性能的復合材料，關鍵是改善銅基體與碳纖維之間的潤濕性。

目前對于碳-銅復合材料的制備，關鍵問題是解決Cu、C不潤濕。目前改善碳纖維與銅基體之間潤濕性的方法很多，其最有效的途徑可以歸結為兩個方面：基體的合金化與碳纖維的表面處理。在銅基體中添加適量的合金元素，通過改變基體的化學成分以降低其表面張力和潤濕過程中的界面張力，是促進銅基體與碳纖維潤濕的有效途徑之一。國內外一些研究通過加入Cu₆Ti或者Cu、Ti合金來浸滲，發現添加適量的Ti可以顯著改善碳相與銅合金之間的界面潤濕性，但是該方法存在一個問題，在最終制得的復合材料中合金元素會以固溶或化合物的方式存在于Cu相中，固溶原子或第二相的存在對Cu相的導熱、導電性能存在不利影響。對碳纖維表面進行適當的處理也是改善潤濕性、促進界面結合的有效途徑，相對于基體合金化來說，在碳纖維表面鍍銅, 可進一步改善碳銅界面結合狀況，其主要通過化學氣相沉積、電鍍、化學鍍三種方法實現。但目前仍存在纖維在鍍液中的均勻分散問題，鍍銅的均勻性以及設備、成本較高的問題。

發明內容

為克服現有技術中因銅與碳界面潤濕性較差而難以制備優良綜合性能的碳-銅復合材料的技術難題，本發明的目的旨在提供一種新型的碳-銅復合材料的制備方法，具有工藝簡單、易控制等優點。

為實現上述目的，本發明采取的技術方案如下：

一種碳-銅復合材料的制備方法，步驟如下：

（1）、采用密度為0.45~0.80 g/cm³的碳纖維針刺氈作為碳纖維預制體；

（2）、將TiC粉加入到pH為9~11的NaOH溶液中，攪拌均勻，得到TiC懸浮液，該懸浮液中TiC的含量為10~25 g/L；

（3）、將步驟（1）中的碳纖維預制體置于密閉容器中，對其抽真空；然后將步驟（2）所得TiC懸浮液注入到容器中，隨后將惰性氣體充入容器中，將TiC加壓浸漬到碳纖維預制體中；

（4）、取出步驟（3）加壓浸漬后的碳纖維預制體，干燥處理；

（5）、用銅粉包埋步驟（4）所得碳纖維預制體，將其置于石墨坩堝內，在真空或者惰性氣氛保護下，在1100~1300 ℃下保溫0.5~2 h，之后隨爐降溫冷卻；

（6）、取出石墨坩堝內所得坯體，經水洗后干燥處理，即得碳-銅復合材料。