[发明专利]一种三维互通CNTs/Cu复合材料及其制备方法

摘要

本发明公开了一种新型三维互通CNTs/Cu复合材料及其制备方法。本发明运用放电等离子预压烧结三维疏松结构，并采用水辅助化学气相沉积(CVD)法实现CNTs的原位生成，最后采用SPS制备CNTs/Cu复合材料。本发明制得的复合材料导电性及强度等各项性能优异，可用于电器、电子领域，且制备方法简单、成本低、制备过程易于实施及控制。

主权项

1.一种三维互通CNTs/Cu复合材料的制备方法，其特征在于,该方法的具体步骤为：(1)以铜合金粉末为原料，将其置于热处理炉中，在Ar及H₂保护下进行一定时间的固溶时效处理；(2)将固溶时效处理后的合金粉末放入石墨模具中，把装有合金粉末的模具放入SPS烧结炉中，设置升温速率、烧结压强以及烧结温度，进行预烧结制得三维互通的合金结构；(3)将三维互通的合金结构置于水平管式炉的恒温区，在反应温度下，通入H₂/C₂H₄的混合气体与水蒸汽并保持一定时间进行CNTs的原位生长，而后关闭C₂H₄气体与水蒸气的通入，并使管式炉在Ar保护下降至室温，得到CNTs/Cu三维互通复合结构；(4)将得到的CNTs/Cu复合结构再放入石墨模具中，把模具放入SPS烧结炉中，设置升温速率、烧结压强以及烧结温度，进行烧结制得CNTs/Cu复合材料；所述铜合金为CuAl合金或CuCr合金，合金粉末中Al元素或Cr元素含量控制在质量百分比为0.2‑0.7％，粒度在150‑350目之间均匀分布；其中步骤(1)中所述的固溶时效处理，固溶温度为800‑880℃，固溶时间为1‑1.5小时，时效温度为450‑550℃，时效时间为1.5‑2.5小时；其中步骤(2)所述的SPS预烧结，升温速率为70‑80℃/min，烧结温度为200‑300℃，烧结压强为4‑6MPa，烧结时间为10‑15min；其中步骤(3)中，原位生长CNTs时，通入的H₂流量为2300‑2500ml/min，C₂H₄流量为100‑200ml/min，水蒸气流量为1200‑1500ml/min，生长温度为750‑850℃，生长时间为1‑2小时；其中步骤(4)所述的SPS烧结，升温速率为70‑80℃/min，烧结温度为800‑900℃，烧结压强为40‑50MPa，烧结时间为10‑15min。