一种氢气刻蚀的碳纳米管增强铜基复合材料的制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110894579A(43)申请公布日2020.03.20(21)申请号201911259638.6B22F1/00(2006.01)(22)申请日2019.12.10(71)申请人昆明理工大学地址650093云南省昆明市五华区学府路253号(72)发明人陶静梅彭健易健宏鲍瑞刘意春李凤仙李才巨游昕谈松林(74)专利代理机构昆明合盛知识产权代理事务所(普通合伙)53210代理人龙燕(51)Int.Cl.C22C1/05(2006.01)C22C1/10(2006.01)C22C9/00(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称一种氢气刻蚀的碳纳米管增强铜基复合材料的制备方法(57)摘要本发明公开一种氢气刻蚀的碳纳米管增强铜基复合材料的制备方法，属于复合材料制备领域。本发明所述方法先将碳纳米管进行酸化处理，其次，将纯铜粉球磨成片状，并将制得的酸化碳纳米管和片状铜粉混合球磨制备得到复合粉体，随后将复合粉体放入管式炉中并通入氢气，获得氢气刻蚀后的碳纳米管和铜粉的复合粉体，最后，通过放电等离子烧结工艺将所得的复合粉体制备成块体材料。本发明在铜的催化作用下，通过氢气对碳纳米管进行刻蚀处理，获得同时具备碳纳米管和石墨烯特征的混合结构，并将其作为增强体制备铜基复合材料，能有效增加碳纳米增强体和铜基体的接触面积，提高载荷转移效率，获得具有良好综合力学性能的铜基复合材料。CN110894579ACN110894579A权利要求书1/1页1.一种氢气刻蚀的碳纳米管增强铜基复合材料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：(1)碳纳米管的酸化处理：将碳纳米管置于酸液中超声分散处理20～120min，加热至温度为50～80℃并恒温处理5～15h，经过滤、洗涤、干燥后得到预处理碳纳米管；(2)纯铜粉的球磨处理：采用高能球磨法将纯铜粉球磨成片状铜粉；(3)复合粉体的制备：采用高能球磨法将步骤(1)中制备好的酸化碳纳米管和步骤(2)中制备好的片状铜粉混合球磨，得到碳纳米管-铜复合粉体；(4)复合粉体的氢气刻蚀处理：将步骤(3)中制备好的复合粉体放置在管式炉中，通入氢气，并加热到氢气刻蚀温度进行保温，得到氢气刻蚀的碳纳米管-铜复合粉体；(5)复合粉体的烧结：将步骤(4)中制备好的复合粉体进行放电等离子烧结或热压烧结，获得致密的块体复合材料。2.根据权利要求1所述氢气刻蚀的碳纳米管增强铜基复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中酸液为浓硫酸和浓硝酸的混合酸液，浓硫酸和浓硝酸的体积比为(3～4):1；碳纳米管为单壁、双壁、多壁碳纳米管中的一种或多种，所述碳纳米管纯度不低于95％，碳纳米管的直径为50～100nm。3.根据权利要求1所述氢气刻蚀的碳纳米管增强铜基复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，铜粉纯度不低于99％，平均粒径为2～8μm，高能球磨法的条件为：球料比为5～10:1，球磨机转速为200～400r/min，球磨5～10小时。4.根据权利要求1所述氢气刻蚀的碳纳米管增强铜基复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，混合球磨的具体条件为：球料比为5～10:1，球磨机转速为100～200r/min，球磨1～5小时，复合粉体中碳纳米管的体积百分比为0.5～2.5％。5.根据权利要求1所述氢气刻蚀的碳纳米管增强铜基复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(4)中，氢气的流速为20～80ml/min，氢气刻蚀处理的温度为850～1050℃，保温时间为5～60min。6.根据权利要求1所述氢气刻蚀的碳纳米管增强铜基复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(5)中，放电等离子烧结或热压烧结处理的温度为600～1000℃，放电等离子烧结或热压烧结处理的时间为10～90min，放电等离子烧结或热压烧结的压力为10～80MPa。2CN110894579A说明书1/4页一种氢气刻蚀的碳纳米管增强铜基复合材料的制备方法技术领域[0001]本发明涉及一种氢气刻蚀的碳纳米管增强铜基复合材料的制备方法，属于复合材料制备技术领域。背景技术[0002]碳纳米管(Carbonnanotubes,CNTs)是具有较大长径比的典型一维碳纳米材料，拥有独特的结构和优异的力学性能，其抗拉强度可达50～200GPa，是钢的100倍，密度却只有钢的1/6，其弹性模量可达1TPa，与金刚石的弹性模量相当，约为钢的5倍。同时，碳纳米管具有优良的导电和导热性能，热膨胀系数低，可作为金属基复合材料的理想增强体。但由于碳纳米管与金属基体间的润湿性较差，因此碳纳米管增强金属基复合材料的制备过程中，存在碳纳米管易团聚、与金属基体间的界面结合强度低等问题。石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成的的二维碳纳米