CN107723501A - 一种TiB2颗粒和碳纳米管混合增强的铜基复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种TiB2颗粒和碳纳米管混合增强的铜基复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种TiB2颗粒和碳纳米管混合增强的铜基复合材料及其制备方法。该铜基复合材料由TiB2、镀铜碳纳米管、铜粉制成，其中，TiB2和镀铜碳纳米管在原料中的体积百分比之和不大于10％。本发明提供的铜基复合材料，采用TiB2颗粒和镀铜碳纳米管对铜基体进行混合增强改性，TiB2颗粒、镀铜碳纳米管两种组元分别以颗粒、晶须两种形态存在于铜基体中，在充分发挥两种增强体自身物性参数的基础上，利用两者在铜基体中占位的不同，可以实现两种增强体之间的优势互补和耦合效应，从而达到协同增强基体，提高铜基复合材料综合性能的目的。

Description

一种TiB2颗粒和碳纳米管混合增强的铜基复合材料及其制备 方法
技术领域
本发明属于铜基复合材料领域，具体涉及一种TiB2颗粒和碳纳米管混合增强的铜基复合材料及其制备方法。
背景技术
近年来，随着我国交通、电力等行业的快速发展和技术水平的不断提高，对高强高导铜合金材料的特性提出了更高的需求，如导电接触的触头材料、铜合金耐磨损件和电刷等。常用的析出强化型铜合金(如Cu-Cr和Cu-Zr合金等)，它们的高强度和高电导率是依靠热处理后沉淀析出的细小弥散相对铜基体的强化获得的。但是，当服役温度超过该类合金沉淀热处理的温度(450-500℃)时，己析出的弥散强化合金元素不断向铜中固溶造成晶粒长大，致使铜的强度、导电导热性都将大幅度下降，使用寿命急剧下降。
申请公布号为CN102628115A的专利公开了一种碳纳米管增强铜基复合材料的制备方法，其是以质量分数为0.5％～10％的碳纳米管、85％～99.4％的铜粉和0.1％～5％的助剂为原料，经球磨、还原退火、压制成型、真空烧结工序制备碳纳米管增强的铜基复合材料。
目前，关于铜基复合材料的研究多集中在单一组元、单一形貌对铜基体的改性，基于单一增强体本身的物性参数限制，现有铜基复合材料的导电性、力学性能等综合性能均有待进一步提高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种TiB2颗粒和碳纳米管混合增强的铜基复合材料，从而解决现有铜基复合材料的综合性能差的问题。
本发明的第二个目的在于提供上述铜基复合材料的制备方法。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种TiB2颗粒和碳纳米管混合增强的铜基复合材料，由TiB2、镀铜碳纳米管、铜粉制成，其中，TiB2和镀铜碳纳米管在原料中的体积百分比之和不大于10％。
本发明提供的铜基复合材料，采用TiB2颗粒和镀铜碳纳米管对铜基体进行混合增强改性，TiB2颗粒、镀铜碳纳米管两种组元分别以颗粒、晶须两种形态存在于铜基体中，在充分发挥两种增强体自身物性参数的基础上，利用两者在铜基体中占位的不同，可以实现两种增强体之间的优势互补和耦合效应，从而达到协同增强基体，提高铜基复合材料综合性能的目的。
TiB2与镀铜碳纳米管的体积比为(1～4):(1～4)。TiB2颗粒与镀铜碳纳米管的配比在上述范围内，可以具有更好的导电性和力学性能。
TiB2为粒径在100nm～100μm的粉料。镀铜碳纳米管的长径比20～500。铜粉的粒径为50μm～100μm。优选上述规格的原料，有利于原料混料并容易获得性能更好的铜基复合材料。
上述TiB2颗粒和碳纳米管混合增强的铜基复合材料的制备方法，包括以下步骤：将TiB2颗粒、镀铜碳纳米管和铜粉混合后，真空热压烧结，即得。
本发明的铜基复合材料的制备方法，工艺简单、可操作性好，所得铜基复合材料具有较高的组织致密度、界面结合性能和力学性能。
所述混合为球磨混合。球磨混合是先将镀铜碳纳米管、铜粉进行湿混球磨，制备混合粉末；再向混合粉末中加入TiB2颗粒进行干磨混合，得到原料粉。采用球磨混合方式，可避免镀铜碳纳米管干燥后容易出现的结块、团聚现象，有利于碳纳米管与铜粉的均匀混合。
优选的，湿混的时间为2～3h。湿混时加入的溶剂为乙醇，乙醇的加入量为原料粉末体积的2～3倍。干磨混合的时间为10～16h，球料质量比为4:1。
所述TiB2颗粒的粒径为100nm～100μm；镀铜碳纳米管的长径比20～500；铜粉的粒径为50μm～100μm。
所述镀铜碳纳米管是碳纳米管依次经敏化、活化、镀铜处理得到的。
敏化、活化、镀铜处理是向碳纳米管分散液中相应加入敏化液、活化液、镀铜液进行处理。碳纳米管分散液由碳纳米管、分散剂和去离子水组成。分散剂为TNWDIS，分散剂的浓度为0.6～1g/L；碳纳米管的浓度为0.6～1g/L。
敏化处理所用的敏化液由氯化亚锡、盐酸、去离子水混合而成，所述氯化亚锡以SnCl2·2H2O计，质量浓度为20～30g/L；所述盐酸为质量分数36～38％的浓盐酸，加入量为20～30ml/L。优选的，所述敏化处理的温度为40～50℃，处理时间为30～40min。
活化处理所用活化液的制备方法为：向8～12g/L的硝酸银溶液中加入氨水直至体系透明，即得。优选的，所述活化处理的温度为40～50℃，处理时间为40～50min。
镀铜处理的镀铜液的组成为：CuSO4·5H2O 6～12g/L，甲醛溶液10ml/L，Na2CO3 6～10g/L，NaOH 5～7g/L，C4H4O6KNa·4H2O 15～25g/L，2,2-联吡啶40mg/L，溶剂为去离子水；所述甲醛溶液的质量分数为36～38％。镀铜处理时，调节pH值＝11.5～12.5，温度为60～65℃，镀铜时间为50～70min。
碳纳米管在经过纯化处理后，再进行敏化处理。
纯化处理的纯化液由浓硫酸和浓硝酸混合而成，浓硫酸的质量分数为95％～98％，浓硝酸的质量分数为65～68％。优选的，浓硫酸和浓硝酸的体积比为3:1。纯化处理的温度为60～70℃，纯化处理的时间为2～3h。
经上述纯化、敏化、活化、镀铜处理得到的镀铜碳纳米管，镀膜均匀致密，与基体的结合力大大提高。
所述真空热压烧结的温度为900～950℃，烧结时间为1～2h，烧结压力为25～30MPa。在上述烧结参数下，烧结温度低、烧结效率高，所得产品具有更佳的综合性能。
本发明的铜基复合材料的制备方法，产品致密度达到96％以上，导电率达到80％IACS，抗拉强度达到300MPa，硬度达到58.8HBW，在导电触头、铜合金耐磨损件、电刷等领域具有良好的应用前景。
附图说明
图1为实施例和对比例的铜基复合材料的硬度比较图；
图2为实施例和对比例的铜基复合材料的导电率比较图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的实施方式作进一步说明。
实施例1
本实施例的TiB2颗粒和碳纳米管混合增强的铜基复合材料，由以下体积百分比组成的原料制成：TiB2：2％，镀铜碳纳米管：8％，铜粉余量；TiB2颗粒的粒径为100nm；镀铜碳纳米管的长径比为20；铜粉的粒径为50μm。
本实施例的铜基复合材料的制备方法，包括以下步骤：
1)碳纳米管的纯化：将质量分数为95％的浓硫酸和质量分数为65％的浓硝酸按体积比3:1配制成混酸溶液，将碳纳米管加入混酸溶液中，在转速为400r/min、温度为60℃的条件下纯化3h，静置后过滤，用去离子水洗涤至中性，得到纯化碳纳米管；
2)碳纳米管的敏化：将氯化亚锡、浓盐酸和水混合制备敏化液，敏化液中，SnCl2·2H2O的质量浓度为20g/L，浓盐酸的加入浓度为25ml/L，浓盐酸的质量分数为37％；
将纯化碳纳米管加入到分散剂溶液中进行超声波分散，得到纯化碳纳米管分散液；分散剂溶液为质量浓度0.6g/L的TNWDIS溶液，纯化碳纳米管的加入量为0.6g/L；
向200ml纯化碳纳米管分散液中加入200ml敏化液，在转速为400r/min、温度为40℃的条件下敏化处理40min，静置后过滤，用去离子水洗涤至中性，得到敏化碳纳米管；
3)碳纳米管的活化：向8g/L的硝酸银溶液中滴加氨水至体系由褐色变为透明，得到活化液；
将敏化碳纳米管加入到分散剂溶液中进行超声波分散，得到敏化碳纳米管分散液；分散剂溶液为质量浓度为0.6g/L的TNWDIS溶液，敏化碳纳米管的加入量为0.6g/L；
向200ml敏化碳纳米管分散液中加入200ml活化液，在转速为400r/min、温度为40℃的条件下活化处理40min，静置后过滤，用去离子水洗涤至中性，得到活化碳纳米管；
4)镀铜处理：将活化碳纳米管加入到分散剂溶液中进行超声波分散，得到活化碳纳米管分散液；分散剂溶液为质量浓度0.6g/L的TNWDIS溶液，活化碳纳米管的加入量为0.6g/L；
向500ml活化碳纳米管分散液中加入500ml镀铜液，调整体系pH值至11.5，在转速为400r/min、温度为65℃的条件下处理70min，静置至碳纳米管沉淀后过滤，用去离子水洗涤至中性，得到镀铜碳纳米管；
镀铜液的组成为：CuSO4·5H2O 6g/L，甲醛溶液(37％)10ml/L，Na2CO3 6g/L，NaOH5g/L，C4H4O6KNa·4H2O 15g/L，2,2-联吡啶40mg/L，溶剂为去离子水；
5)将镀铜碳纳米管和铜粉混合，加入混合粉末体积2倍的乙醇，然后在磁力搅拌器中湿混，温度为60℃，转速600r/min，搅拌时间为2h；然后在球磨机中进行球磨，球磨时间为8h，球料质量比为4:1，转速为100r/min，得到混合粉末；
6)向混合粉末中加入TiB2颗粒，再进行干混球磨，球磨时间为10h，球料比为4:1，转速为100r/min，得到原料粉；
7)将原料粉在真空热压烧结炉中进行烧结，烧结温度为900℃，保温时间为2h，烧结压力为30MPa。
实施例2
本实施例的TiB2颗粒和碳纳米管混合增强的铜基复合材料，由以下体积百分比组成的原料制成：TiB2：4％，镀铜碳纳米管：4％，铜粉余量；TiB2颗粒的粒径为10μm；镀铜碳纳米管的长径比为200；铜粉的粒径为75μm。
本实施例的铜基复合材料的制备方法，包括以下步骤：
1)碳纳米管的纯化：将质量分数为97％的浓硫酸和质量分数为67％的浓硝酸按体积比3:1配制成混酸溶液，将碳纳米管加入混酸溶液中，在转速为450r/min、温度为65℃的条件下纯化2.5h，静置后过滤，用去离子水洗涤至中性，得到纯化碳纳米管；
2)碳纳米管的敏化：将氯化亚锡、浓盐酸和水混合制备敏化液，敏化液中，SnCl2·2H2O的质量浓度为25g/L，浓盐酸的加入浓度为25ml/L，浓盐酸的质量分数为37％；
将纯化碳纳米管加入到分散剂溶液中进行超声波分散，得到纯化碳纳米管分散液；分散剂溶液为质量浓度0.8g/L的TNWDIS溶液，纯化碳纳米管的加入量为0.8g/L；
向200ml纯化碳纳米管分散液中加入200ml敏化液，在转速为400r/min、温度为45℃的条件下敏化处理40min，静置后过滤，用去离子水洗涤至中性，得到敏化碳纳米管；
3)碳纳米管的活化：向10g/L的硝酸银溶液中滴加氨水至体系由褐色变为透明，得到活化液；
将敏化碳纳米管加入到分散剂溶液中进行超声波分散，得到敏化碳纳米管分散液；分散剂溶液为质量浓度0.8g/L的TNWDIS溶液，敏化碳纳米管的加入量为0.8g/L；
向200ml敏化碳纳米管分散液中加入200ml活化液，在转速为400r/min、温度为45℃的条件下活化处理45min，静置后过滤，用去离子水洗涤至中性，得到活化碳纳米管；
4)镀铜处理：将活化碳纳米管加入到分散剂溶液中进行超声波分散，得到活化碳纳米管分散液；分散剂溶液为质量浓度0.8g/L的TNWDIS溶液，活化碳纳米管的加入量为0.8g/L；
向500ml活化碳纳米管分散液中加入500ml镀铜液，调整体系pH值至12，在转速为450r/min、温度为60℃的条件下处理60min，静置至碳纳米管沉淀后过滤，用去离子水洗涤至中性，得到镀铜碳纳米管；
镀铜液的组成为：CuSO4·5H2O 9g/L，甲醛溶液(37％)10ml/L，Na2CO3 7g/L，NaOH6g/L，C4H4O6KNa·4H2O 20g/L，2,2-联吡啶40mg/L，溶剂为去离子水；
5)将镀铜碳纳米管和铜粉混合，加入混合粉末体积2倍的乙醇，然后在磁力搅拌器中湿混，温度为60℃，转速为600r/min，搅拌时间为2.5h；然后在球磨机中进行球磨，球磨时间为8h，球料质量比为4:1，转速为100r/min，得到混合粉末；
6)向混合粉末中加入TiB2颗粒，再进行干混球磨，球磨时间为12h，球料比为4:1，转速为100r/min，得到原料粉；
7)将原料粉在真空热压烧结炉中进行烧结，烧结温度为950℃，保温时间为1.5h，烧结压力为30MPa。
实施例3
本实施例的TiB2颗粒和碳纳米管混合增强的铜基复合材料，由以下体积百分比组成的原料制成：TiB2：4％，镀铜碳纳米管：1％，铜粉余量；TiB2颗粒的粒径为100μm；镀铜碳纳米管的长径比为500；铜粉的粒径为100μm。
本实施例的铜基复合材料的制备方法，包括以下步骤：
1)碳纳米管的纯化：将质量分数为98％的浓硫酸和质量分数为68％的浓硝酸按体积比3:1配制成混酸溶液，将碳纳米管加入混酸溶液中，在转速为450r/min、温度为70℃的条件下纯化2h，静置后过滤，用去离子水洗涤至中性，得到纯化碳纳米管；
2)碳纳米管的敏化：将氯化亚锡、浓盐酸和水混合制备敏化液，敏化液中，SnCl2·2H2O的质量浓度为30g/L，浓盐酸的加入浓度为25ml/L，浓盐酸的质量分数为37％；
将纯化碳纳米管加入到分散剂溶液中进行超声波分散，得到纯化碳纳米管分散液；分散剂溶液为质量浓度1g/L的TNWDIS溶液，纯化碳纳米管的加入量为1g/L；
向200ml纯化碳纳米管分散液中加入200ml敏化液，在转速为450r/min、温度为50℃的条件下敏化处理30min，静置后过滤，用去离子水洗涤至中性，得到敏化碳纳米管；
3)碳纳米管的活化：向12g/L的硝酸银溶液中滴加氨水至体系由褐色变为透明，得到活化液；
将敏化碳纳米管加入到分散剂溶液中进行超声波分散，得到敏化碳纳米管分散液；分散剂溶液为质量浓度1g/L的TNWDIS溶液，敏化碳纳米管的加入量为1g/L；
向200ml敏化碳纳米管分散液中加入200ml活化液，在转速为450r/min、温度为50℃的条件下活化处理40min，静置后过滤，用去离子水洗涤至中性，得到活化碳纳米管；
4)镀铜处理：将活化碳纳米管加入到分散剂溶液中进行超声波分散，得到活化碳纳米管分散液；分散剂溶液为质量浓度1g/L的TNWDIS溶液，活化碳纳米管的加入量为1g/L；
向500ml活化碳纳米管分散液中加入500ml镀铜液，调整体系pH值至12.5，在转速为450r/min、温度为60℃的条件下处理50min，静置至碳纳米管沉淀后过滤，用去离子水洗涤至中性，得到镀铜碳纳米管；
镀铜液的组成为：CuSO4·5H2O 12g/L，甲醛溶液(37％)10ml/L，Na2CO3 8g/L，NaOH6g/L，C4H4O6KNa·4H2O 25g/L，2,2-联吡啶40mg/L，溶剂为去离子水；
5)将镀铜碳纳米管和铜粉混合，加入混合粉末体积2倍的乙醇，然后在磁力搅拌器中湿混，温度为60℃，转速为600r/min，时间为3h；然后在球磨机中进行球磨，球磨时间为8h，球料质量比为4:1，转速为100r/min，得到混合粉末；
6)向混合粉末中加入TiB2颗粒，再进行干混球磨，球磨时间为16h，球料比为4:1，转速为100r/min，得到原料粉；
7)将原料粉在真空热压烧结炉中进行烧结，烧结温度为950℃，保温时间为1.5h，烧结压力为30MPa。
实施例4～8
实施例4～8的TiB2颗粒和碳纳米管混合增强的铜基复合材料，原料中镀铜碳纳米管的体积分数为3％，TiB2颗粒的体积分数分别为1％、2％、3％、4％、5％，余量为铜粉。实施例4～8的铜基复合材料的制备方法的具体过程和工艺参数与实施例1相同。
对比例1～5
对比例1～5的铜基复合材料，采用单一TiB2颗粒增强，TiB2颗粒在原料中的体积分数分别为1％、2％、3％、4％、5％，TiB2颗粒与铜粉干磨混合后，经真空热压烧结制得，干磨混合、真空热压烧结条件与实施例1相同。
试验例
本试验例检测实施例1～实施例3的铜基复合材料致密度、导电率和力学性能，结果如表1所示。
表1实施例1～实施例3的铜基复合材料的性能检测结果
项目 实施例1 实施例2 实施例3
致密度/％ 98.4 97.7 96.2
导电率/％IACS 70.4 75.0 80.5
硬度/HBW 52.3 58.8 56.2
抗拉强度/MPa 292 300 279
实施例4～8、对比例的1～5的铜基复合材料性能对比如图1和图2所示。由以上检测结果可知，本发明的混合增强的铜基复合材料具有良好的致密度、导电率和硬度，综合性能较单一颗粒增强铜基复合材料有较大幅度提高。

Claims (10)

1.一种TiB2颗粒和碳纳米管混合增强的铜基复合材料，其特征在于，由TiB2、镀铜碳纳米管、铜粉制成，其中，TiB2和镀铜碳纳米管在原料中的体积百分比之和不大于10％。
2.如权利要求1所述的TiB2颗粒和碳纳米管混合增强的铜基复合材料，其特征在于，TiB2与镀铜碳纳米管的体积比为(1～4):(1～4)。
3.一种如权利要求1所述的TiB2颗粒和碳纳米管混合增强的铜基复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将TiB2颗粒、镀铜碳纳米管和铜粉混合后，真空热压烧结，即得。
4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述TiB2颗粒的粒径为100nm～100μm；镀铜碳纳米管的长径比20～500；铜粉的粒径为50μm～100μm。
5.如权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，所述镀铜碳纳米管是碳纳米管依次经敏化、活化、镀铜处理得到的。
6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，敏化处理所用的敏化液由氯化亚锡、盐酸、水混合而成，所述氯化亚锡以SnCl2·2H2O计，质量浓度为20～30g/L；所述盐酸为质量分数36～38％的浓盐酸，加入量为20～30ml/L。
7.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，活化处理所用活化液的制备方法为：向8～12g/L的硝酸银溶液中加入氨水直至体系透明，即得。
8.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，镀铜处理的镀铜液的组成为：CuSO4·5H2O 6～12g/L，甲醛溶液10ml/L，Na2CO3 6～10g/L，NaOH 5～7g/L，C4H4O6KNa·4H2O 15～25g/L，2,2-联吡啶40mg/L，溶剂为水；所述甲醛溶液的质量分数为36～38％。
9.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，碳纳米管在经过纯化处理后，再进行敏化处理；纯化处理的纯化液由浓硫酸和浓硝酸按体积比3:1混合而成，浓硫酸的质量分数为95％～98％，浓硝酸的质量分数为65～68％。
10.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述真空热压烧结的温度为900～950℃，烧结时间为1～2h，烧结压力为25～30MPa。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108384979A (zh) * 2018-03-28 2018-08-10 西安理工大学 一种混杂增强铜基复合材料及其制备方法
CN111014696A (zh) * 2019-11-22 2020-04-17 大同新成新材料股份有限公司 一种TiB2/Cu复合材料制备受电弓碳滑条材料的方法
CN112195355A (zh) * 2020-10-12 2021-01-08 昆明理工大学 一种碳纳米管呈六边形分布金属基复合材料及其制备方法
CN112961999A (zh) * 2021-02-03 2021-06-15 安徽绿能技术研究院有限公司 一种高强高导铜基材料及其制备方法
CN113151770A (zh) * 2021-02-08 2021-07-23 广东正德材料表面科技有限公司 一种复合涂层及其制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1425784A (zh) * 2003-01-03 2003-06-25 浙江大学 一种高耐磨/减摩锡青铜基复合材料
CN104878240A (zh) * 2015-06-12 2015-09-02 大连理工大学 添加稀土La的原位TiB2增强铜基复合材料及其制备方法
CN103627923B (zh) * 2013-12-18 2015-10-07 江苏科技大学 一种高导热低摩擦系数导电材料及其制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1425784A (zh) * 2003-01-03 2003-06-25 浙江大学 一种高耐磨/减摩锡青铜基复合材料
CN103627923B (zh) * 2013-12-18 2015-10-07 江苏科技大学 一种高导热低摩擦系数导电材料及其制备方法
CN104878240A (zh) * 2015-06-12 2015-09-02 大连理工大学 添加稀土La的原位TiB2增强铜基复合材料及其制备方法

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108384979A (zh) * 2018-03-28 2018-08-10 西安理工大学 一种混杂增强铜基复合材料及其制备方法
CN108384979B (zh) * 2018-03-28 2020-11-17 西安理工大学 一种混杂增强铜基复合材料及其制备方法
CN111014696A (zh) * 2019-11-22 2020-04-17 大同新成新材料股份有限公司 一种TiB2/Cu复合材料制备受电弓碳滑条材料的方法
CN112195355A (zh) * 2020-10-12 2021-01-08 昆明理工大学 一种碳纳米管呈六边形分布金属基复合材料及其制备方法
CN112195355B (zh) * 2020-10-12 2021-10-15 昆明理工大学 一种碳纳米管呈六边形分布金属基复合材料及其制备方法
CN112961999A (zh) * 2021-02-03 2021-06-15 安徽绿能技术研究院有限公司 一种高强高导铜基材料及其制备方法
CN113151770A (zh) * 2021-02-08 2021-07-23 广东正德材料表面科技有限公司 一种复合涂层及其制备方法
CN113151770B (zh) * 2021-02-08 2023-03-10 广东正德材料表面科技有限公司 一种复合涂层及其制备方法

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