CN107955924A - 一种高导热铜基复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高导热铜基复合材料及其制备方法，采用如下原料制备：粒度小≤100μm的磷粉1‑5％，粒度小≤100μm的金刚石粉末0.01‑0.05％，石墨2‑8％，碳纳米管3‑7％，氧化钇1‑4％，钇钡铜氧化物2‑6％，二硫化钨1‑5％、铋粉1‑5％、银纤维0.4‑1.2％、余量为粒度小于100μm的铜粉。与现有技术相比，本发明以磷粉、金刚石粉末、石墨、碳纳米管、氧化钇、钇钡铜氧化物、二硫化钨、铋粉、银纤维和铜粉为原料，各个成分相互影响、相互作用，提高了制备的铜基复合材料的导热性能。

Description

一种高导热铜基复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及铜基复合材料技术领域，尤其涉及一种高导热铜基复合材料及其制备方法。

背景技术

铜和铜合金是传统的高导电、导热材料，在电器、电子等工业有许多重要的用途，由于强度导热性不足，铜和铜合金的应用受到很大的限制。

粉末冶金具有独特的化学组成和机械、物理性能，而这些性能是用传统的熔铸方法无法获得的。运用冶金金属可以直接制成多孔、半致密的材料和制品，如含油轴承、齿轮、凸轮、导杆、刀具等，是一种无切削工艺。复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学方法，在宏观或微观上组成具有新性能的材料。各种材料在性能上取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足不同的要求。

现有技术中，铜基复合材料及其制备方法得到了广泛的报道，例如，申请号为201510546212.4的中国专利文献报道了一种缸套用铜基复合材料及其制备方法，该复合材料包括以下按重量份数计的组分：陶瓷粉4-10份，氧化铜12-20份，硫酸铜2-5份，环氧树脂14-24份，聚乙烯醇1-5份，香茅草提取液3-8份，氧化银3-8份，氮化硅5-9 份，硅酸钙0.4-0.8份，甘油2-5份。制备方法为：将氧化铜，硫酸铜，环氧树脂，氧化银，氮化硅和硅酸钙混合后研磨后加入陶瓷粉， 2000-2500℃高温下融化得第一混合物；向第一混合物中加入聚乙烯醇、香茅草提取液和甘油，加热至28-30℃后，喷雾干燥得第二混合物；将第二混合物投入单杆造粒机中造粒得铜基复合材料。申请号为 201510540095.0的中国专利文献报道了一种稀土铜基复合材料及其制备方法，该复合材料含有以下质量百分含量的组分：氧化铁红1.3-1.9％、碳酸钙1.6-2.3％、氧化铪1.5-2.0％、钛白粉4.6-5.0％、磷粉7.6-8.9％、重稀土10.2-14.5％、铌粉1.2-1.5％、碘化银4.0-5.0％、二硼化钛2.0-3.5％、其余为铜粉。制备方法：将氧化铁红、碳酸钙、氧化铪、钛白粉、磷粉、铌粉、碘化银、二硼化钛、铜粉混匀，烘干，烘干温度为200-300℃，烘干时间10-20min；冷压器中冷压；烧结，烧结温度为600-800℃，烧结压力为3-4MPa，保温时间为30-40min；冷却。

本发明人考虑，铜基复合材料的导热性有待于进一步提高。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种高导热铜基复合材料及其制备方法，具有较高的导热率。

有鉴于此，本发明提供了一种高导热铜基复合材料，采用如下原料制备：粒度小≤100μm的磷粉1-5％，粒度小≤100μm的金刚石粉末0.01-0.05％，石墨2-8％，碳纳米管3-7％，氧化钇1-4％，钇钡铜氧化物2-6％，二硫化钨1-5％、铋粉1-5％、银纤维0.4-1.2％、余量为粒度小于100μm的铜粉。

优选的，磷粉1-3％。

优选的，金刚石粉末0.03-0.05％。

优选的，石墨2-6％。

优选的，碳纳米管5-7％。

优选的，氧化钇1-3％。

优选的，钇钡铜氧化物2-4％。

优选的，铋粉1-3％。

优选的，银纤维0.6-1％。

相应的，本发明还提供一种上述技术方案所述的高导热铜基复合材料的制备方法，包括以下步骤：将磷粉、金刚石粉末、石墨、碳纳米管、氧化钇、钇钡铜氧化物、二硫化钨、铋粉、银纤维和铜粉混合，在170-180℃下烘干，烘干时间为1小时，过180目筛，然后在 740-780MPa下压制成型，在750℃下烧结，烧结时间为45分钟，降至室温，得到高导热铜基复合材料。

本发明提供一种高导热铜基复合材料及其制备方法，采用如下原料制备：粒度小≤100μm的磷粉1-5％，粒度小≤100μm的金刚石粉末0.01-0.05％，石墨2-8％，碳纳米管3-7％，氧化钇1-4％，钇钡铜氧化物2-6％，二硫化钨1-5％、铋粉1-5％、银纤维0.4-1.2％、余量为粒度小于100μm的铜粉。与现有技术相比，本发明以磷粉、金刚石粉末、石墨、碳纳米管、氧化钇、钇钡铜氧化物、二硫化钨、铋粉、银纤维和铜粉为原料，各个成分相互影响、相互作用，提高了制备的铜基复合材料的导热性能。

具体实施方式

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

本发明实施例公开了一种高导热铜基复合材料，采用如下原料制备：粒度小≤100μm的磷粉1-5％，粒度小≤100μm的金刚石粉末 0.01-0.05％，石墨2-8％，碳纳米管3-7％，氧化钇1-4％，钇钡铜氧化物2-6％，二硫化钨1-5％、铋粉1-5％、银纤维0.4-1.2％、余量为粒度小于100μm的铜粉。

作为优选方案，磷粉1-3％，金刚石粉末0.03-0.05％，石墨2-6％，碳纳米管5-7％，氧化钇1-3％，钇钡铜氧化物2-4％，铋粉1-3％，银纤维0.6-1％。

相应的，本发明还提供一种上述技术方案所述的高导热铜基复合材料的制备方法，包括以下步骤：将磷粉、金刚石粉末、石墨、碳纳米管、氧化钇、钇钡铜氧化物、二硫化钨、铋粉、银纤维和铜粉混合，在170-180℃下烘干，烘干时间为1小时，过180目筛，然后在 740-780MPa下压制成型，在750℃下烧结，烧结时间为45分钟，降至室温，得到高导热铜基复合材料。

从以上方案可以看出，本发明以磷粉、金刚石粉末、石墨、碳纳米管、氧化钇、钇钡铜氧化物、二硫化钨、铋粉、银纤维和铜粉为原料，各个成分相互影响、相互作用，提高了制备的铜基复合材料的导热性能。

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。

本发明实施例采用的原料均为市购。

实施例1

一种高导热铜基复合材料，包括以下重量百分比的组分：

粒度小≤100μm的磷粉1％，粒度小≤100μm的金刚石粉末 0.05％，石墨2％，碳纳米管7％，氧化钇1％，钇钡铜氧化物6％，二硫化钨1％、铋粉5％、银纤维0.4％、余量为粒度小于100μm的铜粉。

制备步骤：

将磷粉、金刚石粉末、石墨、碳纳米管、氧化钇、钇钡铜氧化物、二硫化钨、铋粉、银纤维和铜粉混合，在170-180℃下烘干，烘干时间为1小时，过180目筛，然后在740-780MPa下压制成型，在750℃下烧结，烧结时间为45分钟，降至室温，得到高导热铜基复合材料。

对本实施例制备的铜基复合材料的性能进行加检测，拉伸强度为 272MPa，导热率为212w/mk。

实施例2

一种高导热铜基复合材料，包括以下重量百分比的组分：

粒度小≤100μm的磷粉5％，粒度小≤100μm的金刚石粉末 0.01％，石墨8％，碳纳米管3％，氧化钇4％，钇钡铜氧化物2％，二硫化钨5％、铋粉1％、银纤维1.2％、余量为粒度小于100μm的铜粉。

制备步骤：

将磷粉、金刚石粉末、石墨、碳纳米管、氧化钇、钇钡铜氧化物、二硫化钨、铋粉、银纤维和铜粉混合，在170-180℃下烘干，烘干时间为1小时，过180目筛，然后在740-780MPa下压制成型，在750℃下烧结，烧结时间为45分钟，降至室温，得到高导热铜基复合材料。

对本实施例制备的铜基复合材料的性能进行加检测，拉伸强度为 270MPa，导热率为215w/mk。

实施例3

一种高导热铜基复合材料，包括以下重量百分比的组分：

粒度小≤100μm的磷粉3％，粒度小≤100μm的金刚石粉末 0.02％，石墨4％，碳纳米管5％，氧化钇3％，钇钡铜氧化物4％，二硫化钨3％、铋粉2％、银纤维1％、余量为粒度小于100μm的铜粉。

制备步骤：

将磷粉、金刚石粉末、石墨、碳纳米管、氧化钇、钇钡铜氧化物、二硫化钨、铋粉、银纤维和铜粉混合，在170-180℃下烘干，烘干时间为1小时，过180目筛，然后在740-780MPa下压制成型，在750℃下烧结，烧结时间为45分钟，降至室温，得到高导热铜基复合材料。

对本实施例制备的铜基复合材料的性能进行加检测，拉伸强度为 273MPa，导热率为211w/mk。

实施例4

一种高导热铜基复合材料，包括以下重量百分比的组分：

粒度小≤100μm的磷粉4％，粒度小≤100μm的金刚石粉末 0.04％，石墨2-8％，碳纳米管7％，氧化钇3％，钇钡铜氧化物5％，二硫化钨4％、铋粉2％、银纤维1.1％、余量为粒度小于100μm的铜粉。

制备步骤：

将磷粉、金刚石粉末、石墨、碳纳米管、氧化钇、钇钡铜氧化物、二硫化钨、铋粉、银纤维和铜粉混合，在170-180℃下烘干，烘干时间为1小时，过180目筛，然后在740-780MPa下压制成型，在750℃下烧结，烧结时间为45分钟，降至室温，得到高导热铜基复合材料。

对本实施例制备的铜基复合材料的性能进行加检测，拉伸强度为 268MPa，导热率为214w/mk。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种高导热铜基复合材料，其特征在于，采用如下原料制备：

粒度小≤100μm的磷粉1-5％，粒度小≤100μm的金刚石粉末0.01-0.05％，石墨2-8％，碳纳米管3-7％，氧化钇1-4％，钇钡铜氧化物2-6％，二硫化钨1-5％、铋粉1-5％、银纤维0.4-1.2％、余量为粒度小于100μm的铜粉。

2.根据权利要求1所述的高导热铜基复合材料，其特征在于，磷粉1-3％。

3.根据权利要求1所述的高导热铜基复合材料，其特征在于，金刚石粉末0.03-0.05％。

4.根据权利要求1所述的高导热铜基复合材料，其特征在于，石墨2-6％。

5.根据权利要求1所述的高导热铜基复合材料，其特征在于，碳纳米管5-7％。

6.根据权利要求1所述的高导热铜基复合材料，其特征在于，氧化钇1-3％。

7.根据权利要求1所述的高导热铜基复合材料，其特征在于，钇钡铜氧化物2-4％。

8.根据权利要求1所述的高导热铜基复合材料，其特征在于，铋粉1-3％。

9.根据权利要求1所述的高导热铜基复合材料，其特征在于，银纤维0.6-1％。

10.一种权利要求1-9任意一项所述的高导热铜基复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将磷粉、金刚石粉末、石墨、碳纳米管、氧化钇、钇钡铜氧化物、二硫化钨、铋粉、银纤维和铜粉混合，在170-180℃下烘干，烘干时间为1小时，过180目筛，然后在740-780MPa下压制成型，在750℃下烧结，烧结时间为45分钟，降至室温，得到高导热铜基复合材料。