[发明专利]一种铜碳复合材料原位反应制备方法

权利要求书

1.一种铜碳复合材料原位反应制备方法，包括下述步骤：

第一步：混料

选用核壳结构的铜粉与碳粉混合均匀得到混合粉末；所述核壳结构的铜粉是指心部为纯铜、表面为氧化亚铜的核壳结构铜粉；

核壳结构的铜粉采用下述氧化反应方法制备：

将铜粉在氩气保护下升温至250-350℃，停止通氩气，改通入压缩空气，空气流量为0.5-1.5L/min，保温10-20分钟后，停止通入空气，再次通入氩气并升温至850-900℃，保温20-40分钟，随炉冷却至室温，得到核壳结构的铜粉；

第二步：真空热压烧结

将第一步所得的混合粉末冷压成型后装入真空热压机模具，抽真空至10^-3Pa以上，升温至450-550℃，对压坯施加20-50MPa压力，保温至少1 h后再升温至850-950℃，保压至少0.5h，随炉冷至室温。

2.根据权利要求1所述的一种铜碳复合材料原位反应制备方法，其特征在于：核壳结构的铜粉的粒径范围为30-300 μm，碳粉的粒径范围为25-300 μm，且碳粉与铜粉的粒径比控制在0.5-1之间。

3.根据权利要求2所述的一种铜碳复合材料原位反应制备方法，其特征在于：混合粉末中碳粉所占的质量比≥11.1%。

4.根据权利要求3所述的一种铜碳复合材料原位反应制备方法，其特征在于：碳粉选自人造石墨、鳞片石墨、碳纤维中的一种。

5.根据权利要求1所述的一种铜碳复合材料原位反应制备方法，其特征在于：核壳结构的铜粉与碳粉混合采用V形搅拌机或球磨机，搅拌或球磨时添加占混合粉末质量1.0%-1.5%的酒精。

6.根据权利要求1所述的一种铜碳复合材料原位反应制备方法，其特征在于：真空热压烧结过程的升温速度为5-15℃/min；升温至480-520℃，对压坯施加20-50MPa压力，保温1-4h后再升温至880-920℃，保压0.5 -2h。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的一种铜碳复合材料原位反应制备方法，其特征在于：混料过程中，混合粉末中碳粉的添加量按式（1）计算确定：

铜碳复合材料中碳含量的质量分数为p，若制备核壳结构的铜粉氧化前后的增重为Δw，核壳结构的铜粉总质量为w_Cu，则碳粉的添加量为：

w_c=w_Cu•p/(1-p）+0.75Δw （1）；

或，

混合粉末中碳粉的添加量按以下两部分碳量之和确定：

第一部分，制备的铜碳复合材料的重量与铜碳复合材料中碳的质量分数p的积所确定的碳量；

第二部分：碳与核壳结构的铜粉中的氧发生氧化反应转化为碳的氧化物所消耗的碳量。

8.根据权利要求7所述的一种铜碳复合材料原位反应制备方法，其特征在于：碳与核壳结构的铜粉中的氧发生氧化反应转化为碳的氧化物所消耗的碳量，按以下方法确定：

采用增重法测定核壳结构的铜粉中的氧含量，按氧化反应方程式计算所需的碳量。