[发明专利]纳米碳/铝复合材料、生产该材料的方法和用于所述方法的镀覆液

说明书

技术领域

本发明涉及以下：纳米碳/铝复合材料，该复合材料特别适用于电导体如动力电缆和引线，热交换器如散热器、冷凝器和蒸发器以及汽车部件；用于生产该纳米碳/铝复合材料的方法和用于所述纳米碳/铝复合材料生产方法中的镀覆液。

背景技术

通常，要求动力电缆和引线材料如铝合金以及热交换器材料具有高导电性和高导热性。

基于近期的全球环境保护观点，对动力电缆、引线、热交换器和汽车部件的重量和尺寸小型化存在日益增长的需求。从而期望动力电缆、引线、热交换器和汽车部件材料具有高强度，同时以更薄的形式成型。

迄今为止已经对作为高强度低重量复合材料的碳纤维补强铝合金进行了大量的研究(参见专利文件1和2)。

同时，作为碳纤维的碳纳米管(以下称作“CNT”)近来也已经引起了人们的注意。由于CNT优良的性质如韧性、导电性和导热性，在进一步性能改进的前景方面研究了CNT的适用性。

可使用各种金属如铜、镍和铝作为用于生产CNT复合材料的基质(参见专利文件3和4)。特别地，报道了强度提高并获得了高导热性的CNT/铝复合材料(参见非专利文件1)。

另一方面，已知各种铝材料生产方法如三层电解、分步结晶和电沉积。其中，电沉积方法以单一步骤进行，从而被认为最有吸引力。然而，由于铝具有相对于SHE(标准氢电极)-1.68V的负标准电极电势的事实，在竞争性氢生成反应的影响下，从水体系中电沉积不切实际的。虽然可以从有机溶剂体系中电沉积但是由于闪燃(flashing)的危险，难于将其付诸于工业实际应用。

专利文件1：日本专利特开第2005-008989号

专利文件2：日本专利特开第2005-048206号

专利文件3：日本专利特开第2004-156074号

专利文件4：日本专利特开第2004-315297号

非专利文件1：Journal of Materials Research，T.Kuzamaki et al.，1998，Vol.13，P.2445。

发明内容

本发明所要解决的技术问题

专利文件1-4和非专利文件1的纳米碳/铝复合材料生产方法的每种均包括一系列复杂的方法步骤，如将铝粉和CNT置于铝容器中，随后在600℃下于5.3·10^-1Pa的减压下加热1.5小时，在100MPa下加压60分钟，然后在10MPa/min和600℃下挤出。在这些生产方法中，加入并通过搅拌将纳米碳混合入熔融金属中。从而产生了由于金属与纳米碳间比重较大的差异，难于使纳米碳均匀地分散在熔融金属中的问题。

碳纤维/铝复合材料当在非氧化性气氛中于500℃或更低温度下加热时，没有表现出强度下降现象。然而，当加热保持温度高于或等于550℃时，在该碳纤维/铝复合材料中产生了在基质与碳纤维间发生界面反应而生成碳化铝(Al₄C₃)的问题，从而由于在该碳化物末端缺口效应的出现，不但使该碳纤维截面减小，而且还使纤维强度下降。

在先研究还表明，碳纤维通过在空气中加热被氧化，从而面临着劣化的严重问题。

基于上述现有技术的问题，进行本发明以提供具有高强度和导电性的适用于电导体如动力电缆和引线，热交换器如散热器、冷凝器和蒸发器以及汽车部件的纳米碳/铝复合材料；用于生产该纳米碳/铝复合材料的方法和用于该纳米碳/铝复合材料生产方法的镀覆液。

解决问题的手段

作为大量研究的结果，本发明人已经提出了一个技术发现，即期望室温熔融盐(也称作“冷熔融盐”、“环境温度熔融盐”或“离子液体”)由于以下优点(1)-(3)而特别适用于各种合金电镀浴和电解槽电解质。

(1)室温熔融盐能够使得任何金属或合金如具有负标准电极电势的铝容易地镀覆。

(2)室温熔融盐可在室温下使用，并易于操作。

(3)室温熔融盐表现出非挥发性和非易燃性，没有闪燃的危险。

基于这种技术发现，本发明人进行了进一步研究，并发现本发明的上述目的可通过制备和使用特定的镀覆液来实现。