一种铜合金碳纳米管复合粉体及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及铜基纳米复合材料技术领域，具体涉及一种铜合金碳纳米管复合粉体及其制备方法和应用。所述碳纳米管分布于复合粉体表面，所述复合粉体由铜合金粉化学气相沉积制备得到，所述铜合金粉中至少包含铝、铬、铁、锰、铼元素中的至少一种；所述铝、铬、铁、锰、铼元素中的一种或多种成分的总含量按重量百分比计为0.05%～1%。提供的一种新型铜合金碳纳米管复合粉体的制备方法，不需要将Co、Ni催化剂分散到铜粉上也可以实现在铜粉上直接合成碳纳米管，大大简化了流程，降低了成本，且利于工业化批量生产。批量生产。批量生产。

【技术实现步骤摘要】
一种铜合金碳纳米管复合粉体及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及铜基纳米复合材料
，具体涉及一种铜合金碳纳米管复合粉体及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]铜及铜合金是一类量大面广的基础材料，在航天、航空、电子、电器等行业有着极其广泛的应用。随着科技的发展，特别是5G、AR、VR、元宇宙行业的发展，涉及到的硬件电子产品对高性能或特殊性能的铜材料有了新的要求，而传统的铜及铜合金材料很难满足当代产业的高要求，迫切需要开发综合性能更加优异的铜材料。向铜基体中添加合适的纳米颗粒、纳米纤维等增强相，可制备出兼具增强相和铜基体优良特性的高性能铜基复合材料。
[0003]传统的铜基复合材料的制备往往采用机械球磨法，即将铜粉和增强相粉末经球磨机混合研磨再烧结得到。但这种方法存在制备周期长，工艺复杂，能耗高，成本高，同时对增强相结构造成破坏影响性能等问题。 另一种方法是原位复合法，即通过一定的化学反应在铜粉表面直接原位生成增强相在进行烧结，这种方法省去了基体和增强相的混合步骤，也避免了机械球磨对增强相的破坏。
[0004]碳纳米管(CNTs)是有独特一维结构的纳米材料，具有优异的力学、电学和热性能，是能够提高铜材料综合性能的理想增强相。但在铜粉表面原位制备碳纳米管需要催化剂。虽然过渡族元素Fe、Ni、Co颗粒可以作为制备碳纳米管的催化剂，但把这些颗粒均匀分散到铜粉上很困难，另外，高温制备碳纳米管时，这些催化剂元素会固溶到铜基体中，从而降低甚至失去催化活性，这增加原位合成法制备复合材料的难度。
>[0005]因此，开发一种简单易操作易实现工业化的制备铜基碳纳米管复合粉末的方法，是制备高性能铜基复合材料的重要任务。

技术实现思路

[0006]为了解决以上不足，本专利技术提供了一种铜合金碳纳米管复合粉体及其制备方法和应用。
[0007]本专利技术的具体技术方案如下：本专利技术的第一方面提供了一种铜合金碳纳米管复合粉末，所述碳纳米管分布于复合粉体表面，所述复合粉体由铜合金粉化学气相沉积制备得到，所述铜合金粉中至少包含铝、铬、铁、锰、铼元素中的至少一种；所述铝、铬、铁、锰、铼元素中的一种或多种成分的总含量按重量百分比计为0.05%～1%；优选的，所述碳纳米管为多壁碳纳米管，所述多壁碳纳米管的平均直径为10～35nm。
[0008]本专利技术的第二方面提供了一种上述所述的铜合金碳纳米管复合粉体的制备方法，包括：步骤S1、按照一定比例分别称取铜合金粉和氧化亚铜粉，混合均匀后装入密封容
器，升温至300℃～900℃并保温30～120min；步骤S2、待步骤S1保温时间到，密封容器冷却至室温，将混合粉末取出装入化学气相反应炉，而后通入氢气，并升温至200～600℃保温30～90min；步骤S3、待步骤S2保温时间到，保持氢气的通入，将加热温度调整为700～900℃，然后再通入碳源并保持5～60min；步骤S4、停止碳源通入，并停止加热，保持氢气的通入，待反应炉冷却至室温即得所述铜合金碳纳米管复合粉体。
[0009]优选的，所述步骤S1中铜合金粉和氧化亚铜粉的重量比为（50～200）:1。
[0010]优选的， 步骤S3中所述碳源包括乙烯、乙炔、甲烷中的至少一种。
[0011]优选的， S3中通入的氢气与碳源的流量比为（20～80）:1。
[0012]本专利技术的第三方面提供了另一种上述所述的铜合金碳纳米管复合粉体的制备方法，包括：步骤S1、将铜合金粉装入化学气相反应炉，通入保护气体氮气或氩气，升温至300～900℃，然后通入一定量的氧气保温30～120min；步骤S2、待步骤S1保温时间到，停止通入氧气和保护气体，转为通入氢气，并升温至200～600℃保温30～90min；步骤S3、待步骤S2保温时间到，保持氢气的通入，将加热温度调整为700～900℃，然后再通入碳源并保持5～60min；步骤S4、停止碳源通入，并停止加热，保持氢气的通入，待反应炉冷却至室温即得所述铜合金碳纳米管复合粉体。
[0013]优选的，S1中通入的保护气体与氧气的流量比为（100～3000）:1。
[0014]优选的，步骤S3中所述碳源包括乙烯、乙炔、甲烷中的至少一种。。
[0015]优选的，S3中通入的氢气与碳源的流量比为（20～80）:1。
[0016]本专利技术的第四方面提供了一种铜合金碳纳米管复合粉体的应用，采用粉末冶金的方法将所述铜合金碳纳米管复合粉体制备铜合金碳纳米管复合材料。
[0017]有益效果采用本专利技术提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：（1）提供了一种新型铜合金碳纳米管复合粉体，不需要将Co、Ni催化剂分散到铜粉上也可以实现在铜粉上直接合成碳纳米管，只需要对至少包含铝、铬、铁、锰、铼元素中至少一种的铜合金粉进行处理就可以直接制备铜合金碳纳米管复合粉体，简化了流程，降低了成本，且利于工业化批量生产。
[0018]（2）制备的铜合金碳纳米管复合粉体上的碳纳米管不是简单的覆盖在粉体表面，而是碳纳米管的一端与铜合金粉相连，这避免了碳纳米管的团聚，有利于烧结制备复合材料时碳纳米管与铜基体的复合，从而提高综合性能。
[0019]（3）采用粉末冶金的方法将所述铜合金碳纳米管复合粉体制备铜合金碳纳米管复合材料，得到的复合材料碳纳米管分布均匀，且与铜基体结合紧密。
附图说明
[0020]图1为本专利技术一实施例中的铜合金粉扫描电子显微镜照片。
[0021]图2为本专利技术一实施例中制备的铜合金碳纳米管复合粉体扫描电子显微镜照片。
[0022]图3为本专利技术一实施例中制备的铜合金碳纳米管复合粉体上碳纳米管的透射电子显微镜照片。
[0023]图4为本专利技术一实施例中制备的铜合金碳纳米管复合粉体上碳纳米管上催化剂的能谱仪元素分析图。
[0024]图5为本专利技术一实施例中的铜合金碳纳米管复合粉体预压块体经过电镀铜后的扫描电子显微镜照片。
[0025]图6为本专利技术一实施例中采用粉末冶金的方法将铜合金碳纳米管复合粉体制备得到的铜合金碳纳米管复合材料的内部形貌的扫描电子显微镜照片。
具体实施方式
[0026]为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对本专利技术进行更全面的描述，附图中给出了本专利技术的若干实施例，但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例，相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容更加透彻全面。
[0027]为了解决以上不足，本专利技术提供了一种铜合金碳纳米管复合粉体及其制备方法和应用，本专利技术的具体技术方案如下：本专利技术的第一方面提供了一种铜合金碳纳米管复合粉末，所述碳纳米管分布于复合粉体表面，所述复合粉体由铜合金粉化学气相沉积（CVD）制备得到。
[0028]化学气相沉积法制备碳纳米管是在一定温度、气氛和催化条件下，使甲烷、乙炔、乙烷、乙烯、苯等气体裂解，裂解形成的碳原子重新形核长大从而得到碳纳米管。因其制备过程简单可控，碳纳米管产率高，可规模化生产，成为制备碳本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铜合金碳纳米管复合粉体，其特征在于：所述碳纳米管分布于复合粉体表面，所述复合粉体由铜合金粉化学气相沉积制备得到，所述铜合金粉中至少包含铝、铬、铁、锰、铼元素中的至少一种；所述铝、铬、铁、锰、铼元素中的一种或多种成分的总含量按重量百分比计为0.05%～1%。2.一种权利要求1所述的铜合金碳纳米管复合粉体的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管为多壁碳纳米管，所述多壁碳纳米管的平均直径为10～35nm。3.一种权利要求1或2所述的铜合金碳纳米管复合粉体的制备方法，其特征在于，包括：步骤S1、按照一定比例分别称取铜合金粉和氧化亚铜粉，混合均匀后装入密封容器，升温至300℃～900℃并保温30～120min；步骤S2、待步骤S1保温时间到，密封容器冷却至室温，将混合粉末取出装入化学气相反应炉，而后通入氢气，并升温至200～600℃保温30～90min；步骤S3、待步骤S2保温时间到，保持氢气的通入，将加热温度调整为700～900℃，然后再通入碳源并保持5～60min；步骤S4、停止碳源通入，并停止加热，保持氢气的通入，待反应炉冷却至室温即得所述铜合金碳纳米管复合粉体。4.根据权利要求3所述的铜合金碳纳米管复合粉体的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中铜合金粉和氧化亚铜粉的重量比为（50～200）:1。5.根据权利要求4所述的铜合金碳纳米管复合粉体的制备方法，其特征在于： 步骤S3中所述碳源包括乙...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵玉荣，徐凯，徐恒，王珂，李闪闪，
申请(专利权)人：赵玉荣，
类型：发明
国别省市：