[發(fā)明專利]一種CNTs/Cu復(fù)合材料及其制備方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201810430383.4 | 申請日： | 2018-05-08 |
| 公開（公告）號： | CN108611510B | 公開（公告）日： | 2019-05-28 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 周洪雷;劉平;陳小紅;李偉;付少利;趙良燕;徐凱;范軍;劉新寬 | 申請（專利權(quán)）人： | 上海理工大學(xué) |
| 主分類號： | C22C1/05 | 分類號： | C22C1/05;C22C9/00;C22C9/01;B22F1/02;C23C16/26 |
| 代理公司： | 北京迎碩知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11512 | 代理人： | 錢揚保;張群峰 |
| 地址： | 200093 *** | 國省代碼： | 上海;31 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 制備 復(fù)合材料 銅合金粉末 催化活性 放電等離子燒結(jié)法 復(fù)合材料導(dǎo)電性 電子領(lǐng)域 復(fù)合粉末 制備過程 燒結(jié) 可用 電器 | ||
本發(fā)明公開了一種CNTs/Cu復(fù)合材料及其制備方法。本發(fā)明首先制備具有催化活性的銅合金粉末，其次以具有催化活性的銅合金粉末為基體，用水輔助CVD法制備CNTs/Cu復(fù)合粉末，最后采用放電等離子燒結(jié)法(SPS)制備CNTs/Cu復(fù)合材料，燒結(jié)溫度為900?1100℃。本發(fā)明制得的復(fù)合材料導(dǎo)電性及強度等各項性能優(yōu)異，可用于電器、電子領(lǐng)域，且制備方法簡單、成本低、制備過程易于實施及控制。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于金屬基復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種CNTs在Cu中能均勻分布以及具有較強界面結(jié)合力的CNTs/Cu復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)
隨著時代的發(fā)展，傳統(tǒng)材料的性能已不能滿足人們的要求，因此，復(fù)合材料漸漸成為研究焦點。復(fù)合材料由連續(xù)的基體相和分散的強化相組成，這兩相之間由相界面連接。復(fù)合材料的種類很多，但是金屬基復(fù)合材料以其高導(dǎo)電導(dǎo)熱性、高強度以及優(yōu)良的耐磨性等優(yōu)點而成為研究熱點。
銅及銅合金由于其優(yōu)良的導(dǎo)電導(dǎo)熱性，被廣泛用于電器、電子領(lǐng)域，但是因為其強度較弱，耐熱性較差，使其在某些領(lǐng)域的應(yīng)用受到了一定限制。目前一般的改善技術(shù)是添加氧化物顆粒或合金元素，此法雖改善了其力學(xué)性能，但卻致使其導(dǎo)電到熱性大幅下降。采用何種技術(shù)能夠解決這一兩難的問題，是我們研究的主要方向。
碳納米管是中空結(jié)構(gòu)且由石墨層構(gòu)成的具有特殊結(jié)構(gòu)的一維納米材料，具有強度大、密度小、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能好、彈性模量大等優(yōu)點。因此我們能夠?qū)⒕哂辛己镁C合性能的CNTs和具有獨特性能的銅基進行復(fù)合，制造出組織性能優(yōu)良的銅基復(fù)合材料，從而增加銅及銅合金的應(yīng)用范圍。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種經(jīng)濟、各項性能優(yōu)良的CNTs/Cu復(fù)合材料及其制備方法，這種方法所制得的材料具高導(dǎo)電、高導(dǎo)熱、高強度以及高耐磨性的特點
為達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
一種Cu/CNTs復(fù)合材料的制備方法，該方法的具體步驟為：
(1)在高壓釜中，將Cr(NO3)3·9H2O和/或Ni(NO3)2·6H2O溶解在氨水溶液中，然后加入電解銅粉，控制PH為7-8，通入氫氣，在1-5MPa的壓力、80-200℃下，反應(yīng)1-4小時后，將所得沉淀物進行洗滌、過濾、烘干、研磨后，制得Cu合金固體粉末；
(2)在Cu合金固體粉末表面通過化學(xué)氣相沉積工藝沉積碳納米管薄層，制得CNTs/Cu復(fù)合粉末；
(3)將得到的CNTs/Cu復(fù)合粉末放入石墨模具中，把裝有復(fù)合粉末的模具放入SPS燒結(jié)爐中，設(shè)置升溫速率、燒結(jié)壓力以及燒結(jié)溫度，進行燒結(jié)制得微合金化Cu/CNTs復(fù)合材料。
優(yōu)選情況下，合金固體粉末中非銅元素含量控制在質(zhì)量百分比為0.2-0.7％，粒度在150-350目之間均勻分布。
優(yōu)選情況下，所述化學(xué)氣相沉積工藝是使得Cu合金固體粉末保持在靜電場懸浮狀態(tài)，在反應(yīng)溫度下，通入碳源氣體并保持一定時間進行CNTs的沉積生長。
進一步地，所述碳源氣體為H2/C2H4的混合氣體與水蒸氣，通入的H2流量為2300-2500ml/min，C2H4流量為100-200ml/min，水蒸氣流量為1200-1500ml/min，生長溫度為750-850℃，生長時間為30-90min。
具體情況下，所述的SPS燒結(jié)升溫速率為70-80℃/min，燒結(jié)溫度為900-1100℃，燒結(jié)壓力為40-50MPa，燒結(jié)時間為10-15min。
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