[發明專利]一種碳銅復合材料的制備方法

在審

• 申請號: 201910543727.7
• 申請日: 2019-06-21
• 公開（公告）號: CN110306173A
• 公開（公告）日: 2019-10-08
• 發明（設計）人: 陳育通;鄭相軍
• 申請（專利權）人: 延安速源節能科技有限公司
• 主分類號: C23C18/18
• 分類號: C23C18/18;C23C18/40;C23C18/52
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 杜娟

本發明公開的一種碳銅復合材料的制備方法，首先，首先將納米碳材料在濃硝酸和濃硫酸的混合液中進行氧化處理，再將氧化后的碳材料在敏化劑中進行敏化處理，再將敏化后的碳材料在活化劑中活化處理得到活化后的碳材料；其次，將活化的碳材料加入到鉻鹽鍍液中，得到鍍鉻碳材料；然后在鍍鉻碳材料上繼續鍍銅；最后，還原熱處理鍍銅碳材料，進行熱處理燒結復合材料。本發明公開的方法解決了現有的銅/石墨材料的制備方法均不能對碳/銅之間的界面連續性和界面結合強度進行有效的控制，嚴重的制約了材料強度和潤滑性能的提的問題。

技術領域

本發明屬于復合材料制備技術領域，具體涉及一種碳銅復合材料的制備方法。

背景技術

碳銅復合材料不僅具有銅的優良屬性：良好的強度和硬度、優良的導電、導熱和耐蝕性，還具有碳良好的自潤滑性和高熔點特性，因此已廣泛應用于碳刷材料、摩擦材料、含油軸承、導電材料和機械零件材料領域。隨著科技需求的不斷發展和升級，一方面使得碳銅復合材料的需求猛增，另一方面對碳銅復合材料的性能提出了更高的要求。

目前，碳銅復合材料的主要制備方法有粉末冶金法、液相浸漬法、機械合金法和噴射沉積法等。由于石墨與銅密度相差巨大，故用機械合金法很難獲得分散均勻的復合粉末，同時，碳比較傾向附著于金屬顆粒表面，使得后續燒結過程中，金屬與金屬相之間無法直接接觸，使材料的綜合性能難以得到提高；粉末冶金法是將銅粉末與碳材料增強相均勻混合，然后進行壓制成型，最后在進行高溫燒結制備成碳銅復合材料，然而，其產品往往孔隙率較高、致密度低以及性能指標遠未達到理想狀態；噴射沉積法是在惰性氣體的推動下，將金屬熔體與增強顆粒快速冷卻凝固制備成金屬復合材料，但其無法避免孔隙的產生；液相浸漬法是先把碳制成多孔塊料，然后在高溫高壓條件下將銅熔體浸滲到塊料中，這種方法制備的碳銅復合材料致密度得到提高，導電性也更好，但由于兩者的熱膨脹系數相差太大，熔滲后兩者冷卻時間存在差異，容易造成金屬填充物分布不均且不連續。

研究表明：影響碳銅復合材料性能的主要因素是碳與銅的界面以及復合材料的致密度溫度。碳與銅即使在高溫下也不發生反應，且潤濕性極差，而現有的銅/石墨材料的制備方法均不能對碳/銅之間的界面連續性和界面結合強度進行有效的控制，嚴重的制約了材料強度和潤滑性能的提升。為了提升銅基體與石墨的互溶性，因此有必要探索一種綜合性能優良的碳銅復合材料的制備方法。

發明內容

本發明的目的是提供一種碳銅復合材料的制備方法，解決了現有的銅/石墨材料的制備方法均不能對碳/銅之間的界面連續性和界面結合強度進行有效的控制，嚴重的制約了材料強度和潤滑性能的提的問題。

本發明所采用的技術方案是，一種碳銅復合材料的制備方法，具體制備過程包括如下步驟：

步驟1，將碳材料進行活化處理：

首先將納米碳材料在濃硝酸和濃硫酸的混合液中進行氧化處理，利用去離子水洗滌至中性，干燥后得到氧化后的碳材料；然后，再將氧化后的碳材料在敏化劑中進行敏化處理，再次用去離子水洗滌并干燥后得到敏化后的碳材料；最后，將敏化后的碳材料在活化劑中活化處理，之后用去離子水洗滌至中性并干燥，得到活化后的碳材料；

步驟2，在活化后的碳材料上鍍鉻：

將步驟1活化的碳材料加入到鉻鹽鍍液中，溫度為30℃～60℃，使用堿溶液調節pH至7～8之間，同時以3g/L的速度滴加還原劑直到溶液澄清為止，再用去離子水洗滌至中性并干燥，得到鍍鉻碳材料；

步驟3，在鍍鉻碳材料上繼續鍍銅：

將步驟2得到的鍍鉻碳材料加入到硫酸銅溶液中，溫度為30℃～60℃使用堿溶液調節pH至7～8之間，同時加入還原劑甲醛直到溶液澄清為止，再用去離子水洗滌至中性并干燥，得到鍍銅碳材料；

步驟4，熱處理鍍銅碳材料得到碳銅復合材料：