[發明專利]一種碳納米管-銅復合材料的制備方法

在審

• 申請號: 201711147072.9
• 申請日: 2017-11-17
• 公開（公告）號: CN109797306A
• 公開（公告）日: 2019-05-24
• 發明（設計）人: 袁兵
• 申請（專利權）人: 袁兵
• 主分類號: C22C1/05
• 分類號: C22C1/05;C22C9/06
• 代理公司: 蘇州市港澄專利代理事務所(普通合伙) 32304
• 代理人: 馬麗麗

本發明公開了一種碳納米管?銅復合材料的制備方法，包括：(1)將一定量的碳納米管加入pH為3.98～5.80的K₂HPO₄?KH₂PO₄緩沖溶液中，在60～80℃條件下磁力攪拌1～2h，靜置，過濾，取濾渣進行真空干燥，得到經表面改性的碳納米管；(2)將上述經表面改性的碳納米管與銅鎳合金粉進行混合，加入無水乙醇，球磨5～15h，冷凍干燥，得到復合粉末；(3)將上述復合粉末在氫氣氣氛下進行預成型，然后將得到碳納米管?銅復合粉末在500～800℃惰性氣氛條件下進行熱壓燒結，冷卻，得到碳納米管?銅復合材料。本發明中的碳納米管?銅復合材料分散均勻，銅與碳納米管結合良好，顯著提高了銅基復合材料的電摩擦性能以及強度和抗沖擊性，降低了銅基復合材料的密度。

技術領域

本發明涉及材料技術領域，特別是涉及一種碳納米管-銅復合材料的制備方法。

背景技術

碳納米管自1991年被日本NEC公司的科學家Iijima發現以來，便以其獨特的一維結構和獨特的電學、光學、儲氫等性能深受廣大學者的關注。碳納米管具有極高的機械強度、理想的彈性、低的熱膨脹系數、尺寸小等優良的特性使其成了最具潛力的增強體材料。

碳納米管在增強高分子復合材料方面取得了很快的發展，但在增強金屬基復合材料方面還存在許多困難。這其中的主要困難在于碳納米管像其它納米材料一樣具有很大的長徑比、比表面積和比表面能，存在很大的范德華力，容易聚集纏結，很難在金屬基體中均勻分散。另一方面，碳納米管的表面活性較低，與金屬基體的潤濕性差，這造成了其與金屬基體之間的界面結合較差。這些因素會嚴重影響金屬基復合材料的密度，及其力學、電學、摩擦磨損等性能，尤其是電摩擦磨損性能。在金屬復合材料領域中，銅基復合材料被廣泛用作電子元件材料、滑動材料、觸頭材料、熱交換材料等。因此，碳納米管在增強銅基復合材料方面最受關注。

為解決以上問題，目前一些研究致力于先對碳納米管進行改性鍍銅或者鍍鎳，然后再采用粉末冶金法制備碳納米管增強銅基復合材料。但是對碳納米管進行改性鍍銅或鍍鎳，工藝復雜，能耗大。也有一些研究致力于采用強酸或者混酸對碳納米管進行預處理，但是這種處理方式對碳納米管具有一定的破壞作用，會將碳納米管剪切為極短的碳納米管，破壞其長徑比，且常需要較高溫度和較長時間，同時處理時容易產生污染性的氣體。

為此，有必要針對上述問題，提出一種碳納米管-銅復合材料的制備方法，其能夠解決現有技術中存在的問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種碳納米管-銅復合材料的制備方法，以克服現有技術中的不足。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種碳納米管-銅復合材料的制備方法，包括：

(1)將一定量的碳納米管加入pH為3.98～5.80的K₂HPO₄-KH₂PO₄緩沖溶液中，在60～80℃條件下磁力攪拌1～2h，靜置，過濾，取濾渣進行真空干燥，得到經表面改性的碳納米管；

(2)將上述經表面改性的碳納米管與銅鎳合金粉進行混合，加入無水乙醇，球磨5～15h，冷凍干燥，得到復合粉末；

(3)將上述復合粉末在氫氣氣氛下進行預成型，然后將得到碳納米管-銅復合粉末在500～800℃惰性氣氛條件下進行熱壓燒結，冷卻，得到碳納米管-銅復合材料。

優選的，步驟(1)中，所述碳納米管的重量與K₂HPO₄-KH₂PO₄緩沖溶液的體積之比為0.05～0.5g:20～60mL。

優選的，步驟(2)中，所述銅鎳合金粉中鎳含量為0.3～5wt％。