CN114951607A - 一种真空熔渗法制备石墨泡沫/Cu复合材料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种真空熔渗法制备石墨泡沫/Cu复合材料的方法，属于电子封装功能材料领域，本发明在石墨泡沫表面施覆一层碳化钼层以改善铜与石墨表面的浸润性，随后进行真空熔渗获得铜/石墨泡沫复合材料，其中Cu在熔点以上进行熔渗，熔融的铜溶液在重力以及毛细管力的作用下填充石墨泡沫内部的孔洞，同时石墨泡沫作为增强体，具有复杂的三维结构，结构稳定，强度高，各项力学性能均较为优异，进而所获得的石墨泡沫/Cu复合材料高导热、低密度、低膨胀，且相比于传统的金刚石增强铜基复合材料后期加工处理难度极低，是一种应用前景非常好的电子封装用基体材料。
Description
技术领域
本发明属于复合功能材料改性技术领域，具体属于电子封装功能材料领域，特别涉及一种真空熔渗法制备石墨泡沫/Cu复合材料的方法，且还涉及所述方法制备的石墨泡沫/Cu复合材料。
背景技术
泡沫碳，又称碳泡沫，是一种以碳原子为骨架，碳碳相连形成的多孔网状结构轻质碳材料，其最早可以追溯到上世纪60年代末Walter Ford在热解热固性聚合物时获得了一种网状玻璃体泡沫碳。作为一种新型碳材料，除具有碳材料的常规性能外，还具有耐高温、耐腐蚀、密度小、抗氧化、抗热震、易加工等特性及良好的导电、导热和吸波等性能。另外，泡沫碳与金属或非金属复合，可以获得高性能的结构材料。因此，无论是在航空航天领域还是其他高新技术领域如微电子领域都具有十分诱人的应用前景，故而，泡沫碳的制备和应用引起了国内外研究者的广泛关注。近年来,泡沫炭材料的研究内容涉及新原料的选择与调变、制备工艺技术的开发和优化、产品的微观结构、材料的力学性能、热性能的揭示和调控以及最佳应用途径的拓展等各个方面。
泡沫炭根据石墨化程度不同可分为石墨化和非石墨化两种结构,其中，石墨化泡沫碳(又称石墨泡沫)具有高的导热性和导电性，一般由石油、煤焦油或沥青制成；非石墨化泡沫碳通常直接由煤或有机树脂制成，一般为高度无定形结构。在20世纪90年代之前，泡沫碳大都采用聚合物为原料，无法进行石墨化，机械性能较差，热导率低，一般用作绝热材料、电极材料和催化剂载体等。到20世纪90年代出现了新一代泡沫，其研究方向主要集中于用沥青替代其他原料制备泡沫碳。特别是，美国橡树岭实验室James.Klett等人1997年公布了利用中间相沥青加热过程中低分子化合物的挥发自反应发泡的方法制备石墨化的泡沫碳及石墨泡沫，其孔径平均为300μm且具有较高的比强度和导热能力。
大量研究表明，中间相沥青由于本身具备良好的分子结构有序度，而用它制备出来的石墨泡沫也具有良好均匀的孔泡，且所制备的石墨化泡沫由于连接孔泡的高度石墨化的韧带组织组成了多孔骨架结构，不仅拥有炭材料的优异性能，还可根据使用需求，通过控制发泡过程控制泡沫石墨的密度、孔泡孔径、热导率和电导率等性质。具体地，中间相沥青制备的石墨泡沫的特殊高孔隙结构使得材料密度可小于0.55g/cm3，比表面积可达5000-50000m2/m3。特别地，这种石墨泡沫材料由于独特的孔隙几何结构和单纯的化学组成而兼具了结构和功能上的优异特性，如块体石墨泡沫的热导率在0.1-200W·m-1·K-1之间，尤其是石墨泡沫的热导率在泡沫壁的韧带结构接近于理想石墨，高达700-1700W·m-1·K-1。另外，石墨泡沫表现出相对各向同性的力学、热学和电学性能，非常适于制作轻型高性能散热器的核心元件，有着广阔的应用前景，并被看作是本世纪最具潜在市场的新材料之一。
然而，石墨泡沫材料与大多数金属不润湿或反应且存在界面腐蚀的现象，进而限制了石墨泡沫与金属复合的发展及其在复合材料中的应用，这就影响了复合材料在电子封装、滑动受电等众多领域的应用。特别是，石墨泡沫/Cu复合材料兼具金属铜的高导热特性和石墨材料的低膨胀性，是极具潜力的电子封装材料，但是铜与碳润湿性差，固态和液态时的溶解度小，不发生化学反应，且不形成碳化物，因此，Cu/碳材料的复合材料的界面结合是以机械结合为主的物理结合，即使在超过铜熔点的高温下，碳与铜也不会润湿更不会发生反应，故而，铜与碳之间的界面结合较弱，其横向剪切强度仅为30MPa。所以，石墨泡沫/Cu复合材料的制备过程中需要首先解决Cu/C之间润湿性的问题。
美国空军实验室的McCoy和Vrable等人采用真空液相浸渗的工艺研制出了热室温热导率为342W/m·K的石墨泡沫/铜复合材料。该复合材料通过涂层改善石墨泡沫与铜的润湿性，但是目前对所用关键的涂层技术并没有报道。因此，如何改善石墨泡沫与铜之前的润湿性以获得性能较为优异的复合材料成为电子封装材料领域的研究者的重要研究方向之一。
发明内容
为解决上述问题，本发明在对现有技术进行大量的研究之后提供一种真空熔渗法制备石墨泡沫/Cu复合材料的方法，该方法制备的复合材料导热性较高，密度较低、膨胀系数较小，且后期加工处理难度也较低，是一种非常有潜力的电子封装功能材料。
在本发明的第一方面，本发明提供一种真空熔渗法制备石墨泡沫/Cu复合材料的方法，其依次包括以下步骤：
(S1)清洗烘干：将石墨泡沫用有机溶剂进行清洗并进行烘干；
(S2)表面改性：在清洗烘干后的石墨泡沫的表面施覆一层碳化钼层；
(S3)真空熔渗：将表面改性的石墨泡沫与铜在真空度为10Pa以下且温度为1020-1200℃的情况下进行真空熔渗15-90min，随后冷却即可获得石墨泡沫/Cu复合材料。
本发明方法在Cu熔点以上进行熔渗，熔融的铜溶液在重力以及毛细管力的作用下填充石墨泡沫内部的孔洞，同时石墨泡沫作为增强体，具有各向同性的三维结构，结构稳定，进而所获得的石墨泡沫/Cu复合材料高导热、低密度、低膨胀，且相比于传统的金刚石增强铜基复合材料后期加工处理难度极低，是一种应用前景非常好的电子封装用基体材料。另外，需要特别注意的是，本发明复合材料本质上就是以石墨泡沫作为增强体骨架，且铜在真空熔渗过程中均匀填满石墨泡沫的孔隙中。
优选地，在上述方法中，所述步骤(S1)中采用的石墨泡沫的孔隙率为60-80％，且孔径为250-350μm。在真空熔渗时，铜溶液渗透的厚度受到石墨泡沫的孔径和孔隙率限制，故而需要合理选择石墨泡沫的孔径和孔隙率，以使真空熔渗时铜溶液渗透的厚度能保证所获得复合材料的性能。
优选地，在上述方法中，所述石墨泡沫内的孔体积与所述铜的体积的比例为1:(1-1.10)，使得铜得以在真空熔渗过程中均匀填满作为复合材料骨架的石墨泡沫的孔隙，因此根据所选石墨泡沫的孔隙率不同而选择加入的铜量不同，例如选用的80％孔隙率的泡沫石墨为例，应添加体积至少为80％孔隙率的石墨泡沫的孔体积的铜，如果切割的该石墨泡沫试样尺寸为12*12*2mm，则石墨泡沫试样的宏观体积288mm3，石墨泡沫的孔的体积为230.4mm3，需要至少加入体积为230.4mm3的铜。
优选地，在上述方法中，所述步骤(S1)中采用的有机溶剂，包括但不限于，丙酮、无水乙醇和/或石油醚。在清洗石墨泡沫以除去表面杂质时所用的有机溶剂并不局限于这些，但基于成本和易于烘干的考虑，选择丙酮、无水乙醇和/或石油醚。
优选地，在上述方法中，所述步骤(S2)中施覆碳化钼层的方式为电镀、化学镀、盐浴镀、蒸镀、化学气相沉积或物理气相沉积，等等，更优选盐浴镀。
特别优选地，在上述方法中，所述步骤(S2)中通过盐浴镀施覆碳化钼层的步骤为：
(S21)混料：将三氧化钼(MoO3)与混合盐混合均匀，得到钼-盐混合物；
(S22)盐浴镀覆：将石墨泡沫与钼-盐混合物在惰性气氛和镀覆温度为1000-1100℃的情况下镀覆15-60min，得到镀覆有碳化钼层的石墨泡沫；
(S23)清洗烘干：将步骤(S22)获得的镀覆有碳化钼层的石墨泡沫冷却至室温，随后进行清洗并烘干，即可得到表面改性的镀覆有碳化钼层的石墨泡沫。
优选地，在所述步骤(S21)中，所述混合盐为氯化钠(NaCl)和氯化钾(KCl)l以摩尔比为1:1进行配制获得的。在该配比范围内混合盐熔点降低，使得镀覆温度下能获得更低的液体粘度，降低熔体的粘滞阻力，有利于MoO3分解后的MoO2在熔体中的溶解和迁移，提高它与碳的反应速率。
优选地，在所述步骤(S21)中，所述三氧化钼与混合盐的摩尔比为1：(5-10)。MoO3相对于熔盐含量需要保持在一定范围内，不能过高否则会使MoO3分解后生成的MoO2浓度过高，不利于其在熔体里内的迁移，进而导致形成的碳化钼镀层分布不均。
优选地，在所述步骤(S22)中，所述三氧化钼中的钼与石墨泡沫中的碳的摩尔比应不低于1:10。MoO3与石墨泡沫的比例需要保持在一定范围内，如果三氧化钼相对于石墨泡沫的含量过高会导致碳化钼镀层在泡沫石墨表面快速结晶，影响内部的镀层均匀生成，而过低也会导致MoO3分解后生成的MoO2含量不够碳化钼镀层在石墨泡沫的内部生成。
优选地，在所述步骤(S22)中，所述惰性气氛为氩气或者氦气，且纯度不低于99.99％。
优选地，在所述步骤(S22)中，所述钼-盐混合物置于石墨泡沫上进行盐浴镀覆以防止在盐浴镀覆时石墨泡沫上浮而导致碳化钼无法完全覆在石墨烯的表面。
优选地，在所述步骤(S22)中，进行盐浴镀覆的体系的温度上升至镀覆温度时的升温速度为5-10℃/min，在该步骤时升温速度切忌过快，否则熔体快速沸腾进而影响碳化钼镀层均匀性。
优选地，在所述步骤(S23)中，所述清洗是通过利用去离子水和/或无水乙醇并配合超声处理进行清洗，其中超声时间为3-10min,超声次数为2-6次或者其他次数，只要清洗干净即可。
优选地，在上述方法中，所述步骤(S3)中所述铜可为铜粉、铜片、铜线等形式的铜。
优选地，在上述方法中，所述步骤(S3)中所述铜为铜粉如电解铜粉或者雾化铜粉，并且在真空熔渗前，需要先将铜粉在15-40MPa的压力下压制成铜片，其中铜片的大小不大于石墨泡沫。
优选地，在上述方法中，所述步骤(S3)中所述铜至于石墨泡沫上，这是因为石墨泡沫密度较小，在真空熔渗过程中会上浮，如果将铜置于石墨泡沫下方，则铜很难完全覆在石墨泡沫上。
优选地，在上述方法中，所述步骤(S3)中真空熔渗在真空熔渗炉内进行，先将石墨泡沫和铜置于其中，随后抽真空，之后在5-10℃/min的升温速度下将炉内的温度上升至900℃，然后将升温速度下降至5℃/min以下，然后将温度上升至1020-1200℃进行真空熔渗。
优选地，在上述方法中，所述步骤(S3)中真空熔渗过程中对石墨泡沫和铜施加0.1-2MPa的压力。这是因为石墨泡沫作为一种高孔隙率的三维碳材料，在进行真空熔渗时材料的致密度会相应下降，为得到一定致密度的复合材料，需要适当在真空熔渗时施加一定的压力，且压力不得大于石墨泡沫的抗压强度。
更优选地，在上述方法中，所述步骤(S3)中进行冷却时先将温度冷却至800℃-900℃，随后卸除施加在石墨泡沫上的压力，并继续降温冷却。在该范围内进行卸压时所述复合材料中的铜已经完全凝固，从而使复合材料不会再发生明显的形变。
很显然，本发明方法简单易行，成本低，也不需要复杂的设备，有利于大规模生产和实行。
根据本发明的第二方面，本发明还提供一种通过上述方法制备的石墨泡沫/Cu复合材料。
本发明石墨泡沫/Cu复合材料中石墨泡沫作为增强体，具有复杂的三维结构，结构稳定，强度高，各项力学性能均较为优异，进而所获得的石墨泡沫/Cu复合材料高导热、低密度、低膨胀，且相比于传统的金刚石增强铜基复合材料后期加工处理难度极低。
根据本发明的第三方面，本发明还提供通过上述方法制备的石墨泡沫/Cu复合材料的应用，其中所述应用为电子封装用基体材料。
本发明复合材料的特点在于各向同性、高导热、低密度、低膨胀，且相比于传统的金刚石增强铜基复合材料后期加工处理难度极低，特别适合作为电子封装用基体材料。
相比于现有技术，本发明在石墨泡沫表面施覆一层碳化钼层以改善铜与石墨表面的浸润性，随后进行真空熔渗获得铜/石墨泡沫复合材料，其中Cu在熔点以上进行熔渗，熔融的铜溶液在重力以及毛细管力的作用下填充石墨泡沫内部的孔洞，同时石墨泡沫作为增强体，具有复杂的三维结构，结构稳定，强度高，各项力学性能均较为优异，进而所获得的石墨泡沫/Cu复合材料高导热、低密度、低膨胀，且相比于传统的金刚石增强铜基复合材料后期加工处理难度极低，是一种应用前景非常好的电子封装用基体材料。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将以具体实施例详细介绍本发明的技术方案。
发明实施例
发明实施例1
(S1)清洗烘干：选取尺寸为12*12*2mm、孔隙率为80％且孔径为350μm的石墨泡沫放入石油醚中浸泡30min，然后取出石墨泡沫浸泡于无水乙醇10min中，重复清洗三次，随后放入80℃烘干箱中烘干，最后称量记重为0.20g。
(S2)表面改性：
(S21)混料：将5.85gNaCl与7.46gKCl按摩尔比1:1进行称量并将两者放于研钵中进行充分研磨混合均匀，获得混合盐；同时根据三氧化钼中的钼与石墨泡沫中的碳的摩尔比1:8称取0.30g的MoO3，然后根据三氧化钼与混合盐的摩尔比为1:6称取0.83g的混合盐，最后将称取MoO3与混合盐放于研钵中进行充分研磨混合均匀，得到钼-盐混合物；
(S22)盐浴镀覆：将石墨泡沫放置于烧舟中，然后石墨泡沫上倒入研磨混合均匀的得到钼-盐混合物，随后盖上烧舟盖并放于管式炉炉内，之后在炉内通入高纯度氩气(其纯度为99.999％)，并在升温速度为5℃/min的情况下将炉内温度上升至1050℃即镀覆温度并保温时间30min，得到镀覆有碳化钼层的石墨泡沫；
(S23)清洗烘干：保温结束后进行冷却，待炉温降至室温后取出镀覆有碳化钼层的石墨泡沫，随后用去离子水、无水乙醇并配合超声波三次，最后烘干，即可得到表面改性的镀覆有碳化钼层的石墨泡沫。采用阿基米德排水法记录此时材料的密度ρ0，再次烘干备用。
(S3)真空熔渗：
取2.05g的纯铜粉，以20MPa的压力压制成直径为12mm的铜片，将表面改性后的石墨泡沫和铜片一起放于高强度石墨模具中，其中铜片置于石墨泡沫上，随后将石墨模具放于真空熔渗炉内，然后抽真空至真空熔渗炉内的真空度为10Pa，之后升温速度为5℃/min的情况下将炉内温度上升至1100℃，同时在石墨泡沫和铜施加大小为1.5MPa压力，并保温保压30min，保温保压后以10℃/min的冷却速度将真空熔渗炉内的温度降低至900度并卸除压力，最后降至室温后取出即得到石墨泡沫/Cu复合材料，记作A1。
发明实施例2
(S1)清洗烘干：选取尺寸为12*12*2mm、孔隙率为80％且孔径为350μm的石墨泡沫放入石油醚中浸泡30min，然后取出石墨泡沫浸泡于无水乙醇10min中，重复清洗三次，随后放入80℃烘干箱中烘干，最后称量记重为0.20g。
(S2)表面改性：
(S21)混料：将5.85gNaCl与7.46gKCl按摩尔比1:1进行称量并将两者放于研钵中进行充分研磨混合均匀，获得混合盐；同时根据三氧化钼中的钼与石墨泡沫中的碳的摩尔比1:12称取0.20g的MoO3，然后根据三氧化钼与混合盐的摩尔比为1:6称取0.55g混合盐，最后将称取MoO3与混合盐放于研钵中进行充分研磨混合均匀，得到钼-盐混合物；
(S22)盐浴镀覆：将石墨泡沫放置于烧舟中，然后石墨泡沫上倒入研磨混合均匀的得到钼-盐混合物，随后盖上烧舟盖并放于管式炉炉内，之后在炉内通入高纯度氩气(其纯度为99.999％)，并在升温速度为5℃/min的情况下将炉内温度上升至1050℃即镀覆温度并保温时间30min，得到镀覆有碳化钼层的石墨泡沫；
(S23)清洗烘干：保温结束后进行冷却，待炉温降至室温后取出镀覆有碳化钼层的石墨泡沫，随后用去离子水、无水乙醇并配合超声波三次，最后烘干，即可得到表面改性的镀覆有碳化钼层的石墨泡沫。采用阿基米德排水法记录此时材料的密度ρ0，再次烘干备用。
(S3)真空熔渗：
取2.05g的纯铜粉，以25MPa的压力压制成直径为12mm的铜片，将表面改性后的石墨泡沫和铜片一起放于高强度石墨模具中，其中铜片置于石墨泡沫上，随后将石墨模具放于真空熔渗炉内，然后抽真空至真空熔渗炉内的真空度为9Pa，之后升温速度为5℃/min的情况下将炉内温度上升至1100℃，同时在石墨泡沫和铜施加大小为1.5MPa压力，并保温保压30min，保温保压后以10℃/min的冷却速度将真空熔渗炉内的温度降低至900度并卸除压力，最后降至室温后取出即得到石墨泡沫/Cu复合材料，记作A2。
发明实施例3
(S1)清洗烘干：选取尺寸为12*12*2mm、孔隙率为80％且孔径为350μm的石墨泡沫放入石油醚中浸泡30min，然后取出石墨泡沫浸泡于无水乙醇10min中，重复清洗三次，随后放入80℃烘干箱中烘干，最后称量记重为0.20g。
(S2)表面改性：
(S21)混料：将5.85gNaCl与7.46gKCl按摩尔比1:1进行称量并将两者放于研钵中进行充分研磨混合均匀，获得混合盐；同时根据三氧化钼中的钼与石墨泡沫中的碳的摩尔比1:8称取0.30g的MoO3，然后根据三氧化钼与混合盐的摩尔比为1:5称取0.69g的混合盐，最后将称取MoO3与混合盐放于研钵中进行充分研磨混合均匀，得到钼-盐混合物；
(S22)盐浴镀覆：将石墨泡沫放置于烧舟中，然后石墨泡沫上倒入研磨混合均匀的得到钼-盐混合物，随后盖上烧舟盖并放于管式炉炉内，之后在炉内通入高纯度氩气(其纯度为99.999％)，并在升温速度为5℃/min的情况下将炉内温度上升至1050℃即镀覆温度并保温时间30min，得到镀覆有碳化钼层的石墨泡沫；
(S23)清洗烘干：保温结束后进行冷却，待炉温降至室温后取出镀覆有碳化钼层的石墨泡沫，随后用去离子水、无水乙醇并配合超声波三次，最后烘干，即可得到表面改性的镀覆有碳化钼层的石墨泡沫。采用阿基米德排水法记录此时材料的密度ρ0，再次烘干备用。
(S3)真空熔渗：
取2.05g的纯铜粉，以30MPa的压力压制成直径为12mm的铜片，将表面改性后的石墨泡沫和铜片一起放于高强度石墨模具中，其中铜片置于石墨泡沫上，随后将石墨模具放于真空熔渗炉内，然后抽真空至真空熔渗炉内的真空度为9Pa，之后升温速度为5℃/min的情况下将炉内温度上升至1100℃，同时在石墨泡沫和铜施加大小为1.5MPa压力，并保温保压30min，保温保压后以10℃/min的冷却速度将真空熔渗炉内的温度降低至900度并卸除压力，最后降至室温后取出即得到石墨泡沫/Cu复合材料，记作A3。
发明实施例4
(S1)清洗烘干：选取尺寸为12*12*2mm、孔隙率为80％且孔径为350μm的石墨泡沫放入石油醚中浸泡30min，然后取出石墨泡沫浸泡于无水乙醇10min中，重复清洗三次，随后放入80℃烘干箱中烘干，最后称量记重为0.20g。
(S2)表面改性：
(S21)混料：将5.85gNaCl与7.46gKCl按摩尔比1:1进行称量并将两者放于研钵中进行充分研磨混合均匀，获得混合盐；同时根据三氧化钼中的钼与石墨泡沫中的碳的摩尔比1:8称取0.30g的MoO3，然后根据三氧化钼与混合盐的摩尔比为1:6称取0.83g的混合盐，最后将称取MoO3与混合盐放于研钵中进行充分研磨混合均匀，得到钼-盐混合物；
(S22)盐浴镀覆：将石墨泡沫放置于烧舟中，然后石墨泡沫上倒入研磨混合均匀的得到钼-盐混合物，随后盖上烧舟盖并放于管式炉炉内，之后在炉内通入高纯度氩气(其纯度为99.999％)，并在升温速度为5℃/min的情况下将炉内温度上升至1050℃即镀覆温度并保温时间60min，得到镀覆有碳化钼层的石墨泡沫；
(S23)清洗烘干：保温结束后进行冷却，待炉温降至室温后取出镀覆有碳化钼层的石墨泡沫，随后用去离子水、无水乙醇并配合超声波三次，最后烘干，即可得到表面改性的镀覆有碳化钼层的石墨泡沫。采用阿基米德排水法记录此时材料的密度ρ0，再次烘干备用。
(S3)真空熔渗：
取2.05g的纯铜粉，以30MPa的压力压制成直径为12mm的铜片，将表面改性后的石墨泡沫和铜片一起放于高强度石墨模具中，其中铜片置于石墨泡沫上，随后将石墨模具放于真空熔渗炉内，然后抽真空至真空熔渗炉内的真空度为9Pa，之后升温速度为5℃/min的情况下将炉内温度上升至1100℃，同时在石墨泡沫和铜施加大小为1.5MPa压力，并保温保压30min，保温保压后以10℃/min的冷却速度将真空熔渗炉内的温度降低至900度并卸除压力，最后降至室温后取出即得到石墨泡沫/Cu复合材料，记作A4。
发明实施例5
(S1)清洗烘干：选取尺寸为12*12*2mm、孔隙率为80％且孔径为350μm的石墨泡沫放入石油醚中浸泡30min，然后取出石墨泡沫浸泡于无水乙醇10min中，重复清洗三次，随后放入80℃烘干箱中烘干，最后称量记重为0.20g。
(S2)表面改性：
(S21)混料：将5.85g NaCl与7.46g KCl按摩尔比1:1进行称量并将两者放于研钵中进行充分研磨混合均匀，获得混合盐；同时根据三氧化钼中的钼与石墨泡沫中的碳的摩尔比1:8称取0.30g的MoO3，然后根据三氧化钼与混合盐的摩尔比为1:6称取0.83g的混合盐，最后将称取MoO3与混合盐放于研钵中进行充分研磨混合均匀，得到钼-盐混合物；
(S22)盐浴镀覆：将石墨泡沫放置于烧舟中，然后石墨泡沫上倒入研磨混合均匀的得到钼-盐混合物，随后盖上烧舟盖并放于管式炉炉内，之后在炉内通入高纯度氩气(其纯度为99.999％)，并在升温速度为5℃/min的情况下将炉内温度上升至1000℃即镀覆温度并保温时间30min，得到镀覆有碳化钼层的石墨泡沫；
(S23)清洗烘干：保温结束后进行冷却，待炉温降至室温后取出镀覆有碳化钼层的石墨泡沫，随后用去离子水、无水乙醇并配合超声波三次，最后烘干，即可得到表面改性的镀覆有碳化钼层的石墨泡沫。采用阿基米德排水法记录此时材料的密度ρ0，再次烘干备用。
(S3)真空熔渗：
取2.05g的纯铜粉，以30MPa的压力压制成直径为12mm的铜片，将表面改性后的石墨泡沫和铜片一起放于高强度石墨模具中，其中铜片置于石墨泡沫上，随后将石墨模具放于真空熔渗炉内，然后抽真空至真空熔渗炉内的真空度为9Pa，之后升温速度为5℃/min的情况下将炉内温度上升至1100℃，同时在石墨泡沫和铜施加大小为1.5MPa压力，并保温保压30min，保温保压后以10℃/min的冷却速度将真空熔渗炉内的温度降低至900度并卸除压力，最后降至室温后取出即得到石墨泡沫/Cu复合材料，记作A5。
发明实施例6
(S1)清洗烘干：选取尺寸为12*12*2mm、孔隙率为80％且孔径为350μm的石墨泡沫放入石油醚中浸泡30min，然后取出石墨泡沫浸泡于无水乙醇10min中，重复清洗三次，随后放入80℃烘干箱中烘干，最后称量记重为0.20g。
(S2)表面改性：
(S21)混料：将5.85g NaCl与7.46g KCl按摩尔比1:1进行称量并将两者放于研钵中进行充分研磨混合均匀，获得混合盐；同时根据三氧化钼中的钼与石墨泡沫中的碳的摩尔比1:8称取0.30g的MoO3，然后根据三氧化钼与混合盐的摩尔比为1:6称取0.83g的混合盐，最后将称取MoO3与混合盐放于研钵中进行充分研磨混合均匀，得到钼-盐混合物；
(S22)盐浴镀覆：将石墨泡沫放置于烧舟中，然后石墨泡沫上倒入研磨混合均匀的得到钼-盐混合物，随后盖上烧舟盖并放于管式炉炉内，之后在炉内通入高纯度氩气(其纯度为99.999％)，并在升温速度为5℃/min的情况下将炉内温度上升至1000℃即镀覆温度并保温时间30min，得到镀覆有碳化钼层的石墨泡沫；
(S23)清洗烘干：保温结束后进行冷却，待炉温降至室温后取出镀覆有碳化钼层的石墨泡沫，随后用去离子水、无水乙醇并配合超声波三次，最后烘干，即可得到表面改性的镀覆有碳化钼层的石墨泡沫。采用阿基米德排水法记录此时材料的密度ρ0，再次烘干备用。
(S3)真空熔渗：
取2.05g的纯铜粉，压制成直径为12mm的铜片，将表面改性后的石墨泡沫和铜片一起放于高强度石墨模具中，其中铜片置于石墨泡沫上，随后将石墨模具放于真空熔渗炉内，然后抽真空至真空熔渗炉内的真空度为9Pa，之后升温速度为5℃/min的情况下将炉内温度上升至1150℃，同时在石墨泡沫和铜施加大小为1.5MPa压力，并保温保压30min，保温保压后以10℃/min的冷却速度将真空熔渗炉内的温度降低至900度并卸除压力，最后降至室温后取出即得到石墨泡沫/Cu复合材料，记作A6。
对比实施例
对比实施例1
选取尺寸为12*12*2mm、孔隙率为80％且孔径为350μm的石墨泡沫放入石油醚中浸泡30min，然后取出石墨泡沫浸泡于无水乙醇10min中，重复清洗三次，随后放入80℃烘干箱中烘干，最后称量记重0.20g。
取2.05g的纯铜粉，以30MPa的压力压制成直径为12mm的铜片，将石墨泡沫和铜片一起放于高强度石墨模具中，其中铜片置于石墨泡沫上，随后将石墨模具放于真空熔渗炉内，然后抽真空至真空熔渗炉内的真空度为10Pa，之后升温速度为5℃/min的情况下将炉内温度上升至1100℃，同时在石墨泡沫和铜施加大小为1.5MPa压力，并保温保压30min，保温保压后以10℃/min的冷却速度将真空熔渗炉内的温度降低至900度并卸除压力，最后降至室温后取出即得到石墨泡沫/Cu复合材料，记作B1。
对比实施例2
(S1)清洗烘干：选取尺寸为12*12*2mm、孔隙率为80％且孔径为350μm的石墨泡沫放入石油醚中浸泡30min，然后取出石墨泡沫浸泡于无水乙醇10min中，重复清洗三次，随后放入80℃烘干箱中烘干，最后称量记重为0.20g。
(S2)表面改性：
(S21)混料：将5.85gNaCl与7.46gKCl按摩尔比1:1进行称量并将两者放于研钵中进行充分研磨混合均匀，获得混合盐；同时根据三氧化钼中的钼与石墨泡沫中的碳的摩尔比1:8称取0.30g的MoO3，然后根据三氧化钼与混合盐的摩尔比为1:6称取0.83g的混合盐，最后将称取MoO3与混合盐放于研钵中进行充分研磨混合均匀，得到钼-盐混合物；
(S22)盐浴镀覆：将石墨泡沫放置于烧舟中，然后石墨泡沫上倒入研磨混合均匀的得到钼-盐混合物，随后盖上烧舟盖并放于管式炉炉内，之后在炉内通入高纯度氩气(其纯度为99.999％)，并在升温速度为5℃/min的情况下将炉内温度上升至1050℃即镀覆温度并保温时间30min，得到镀覆有碳化钼层的石墨泡沫；
(S23)清洗烘干：保温结束后进行冷却，待炉温降至室温后取出镀覆有碳化钼层的石墨泡沫，随后用去离子水、无水乙醇并配合超声波三次，最后烘干，即可得到表面改性的镀覆有碳化钼层的石墨泡沫。采用阿基米德排水法记录此时材料的密度ρ0，再次烘干备用。
(S3)真空熔渗：
取2.05g的纯铜粉，以30MPa的压力压制成直径为12mm的铜片，将表面改性后的石墨泡沫和铜片一起放于高强度石墨模具中，其中铜片置于石墨泡沫上，随后将石墨模具放于真空熔渗炉内，然后抽真空至真空熔渗炉内的真空度为10Pa，之后升温速度为5℃/min的情况下将炉内温度上升至1150℃，并保温30min，保温后以10℃/min的冷却速度将真空熔渗炉内的温度降低至900度，后随炉冷却降至室温后取出即得到石墨泡沫/Cu复合材料，记作B2。
测试实施例
将发明实施例1-6制备的石墨泡沫/Cu复合材料A1-A6和对比实施例1-2制备的复合材料B1-B2按照以下测试过程进行性能测试，其中测试结果置于下表1中。
热导率：使用使用JR-3型激光热物性测试仪激光闪光法测定复合材料试样在室温下的热扩散系数α。复合材料比热容的测定使用德国耐弛公司Netzsch LFA 447型激光热物理性能仪。测试试样尺寸为
复合材料热导率由复合材料热扩散系数、密度及比热容的乘积确定，计算方法为：
λ＝α·ρ·Cp
式中：
λ──复合材料热导率，W·m-1·K-1；
α──复合材料热扩散系数，mm2·s-1；
ρ──复合材料密度，g·cm-3；
Cp──复合材料比热容，J·Kg-1·K-1。
热膨胀系数：
材料某一段温度范围内的热膨胀特性一般用平均线膨胀系数表征，其公式为：
式中：
αl──材料的平均线膨胀系数，K-1；
L0──物体的原始长度，m；
ΔT──温度差，℃；
Δl──升温T℃后物体长度的变化量。
致密度：采用阿基米德排水法进行样品密度的测量，进而根据理论密度计算其相对密度(致密度)。样品的实际密度计算公式为：
使用精确度为0.0001g的电子分析天平测量试样在空气中的质量m空，再称量样品在水中的质量m水，通过式4-3计算可得复合材料的实际密度，并以实际密度除以复合材料的理论密度得到材料的相对密度。其中复合材料的理论密度计算公式为：
ρ理＝Vre·ρ0+(1-Vre)ρCu
式中:
ρ理──复合材料的理论密度，g·cm-3；
Vre──增强相石墨材料的体积分数，Vol.％；
ρ0──增强相表面改性后的石墨材料密度，g·cm-3；
ρCu──基体材料Cu的密度，g·cm-3。
表1 性能测试结果
通过上表可知：
1)A2相对A1由于用于镀覆的Mo相对变少了，当熔融液面中的Mo含量过少时，反应生成的Mo2C不足以均匀覆盖泡沫石墨表面。而当Mo/C摩尔比达到0.12的时候，便得到了相对完整且连续的Mo2C镀层，体现在物理性能上的差距就是致密度的大幅降低从而影响其他物理性能。
2)A3相对A1由于用于镀覆的Mo在熔融盐内部的浓度相对增高，因为熔盐体系中Mo含量太高，在石墨泡沫表面发生了激烈的反应，在外部生成了过厚的Mo2C层，阻止了Mo离子向泡沫石墨内部的扩散，因此未能获得均匀分布的Mo2C层。体现在物理性能上的差距同样也是致密度的大幅降低从而影响其他物理性能。
3)A4相对A1由于镀覆的保温时间过长，导致石墨泡沫表面生成了过厚的Mo2C层。由于为了改善石墨和Cu的润湿性而引入的Mo2C层是热的不良导体，其过厚会降低最终制取的复合材料的热导率和热膨胀系数。
4)A5相对A1由于镀覆温度过低，Mo2C初级颗粒未能随着保温温度升高而加速生长，未能最终扩散至完整的覆盖到石墨泡沫所有片层的表面，同样因此未能获得均匀分布的Mo2C层。体现在物理性能上的差距同样也是致密度的大幅降低从而影响其他物理性能。
5)A6相对A1由于熔渗温度更高，金属液黏性减小，流动性增强，铜液的黏度降低流动性增强，渗透临界压力Pc降低，铜液能更好的熔渗到石墨泡沫骨架内部中，从而最终获得更为致密的复合材料，体现在物理性能上便是更高的热导性能和更低的热膨胀系数。
6)B1相对A1由于熔渗时未加压，不利于增强金属液流动性，过于黏稠的金属液不能很好的熔渗到石墨泡沫骨架内部中，从而导致复合材料的致密度过低，热导性能很不理想。
7)B2相对A1由于未对泡沫石墨进行表面改性，因为石墨与铜的润湿性极差，因此即使在熔渗阶段对样品施压，也未能获得一体性的材料，因此也没能测量物理性能。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。
Claims (10)
1.一种真空熔渗法制备石墨泡沫/Cu复合材料的方法，其特征在于，依次包括以下步骤：
(S1)清洗烘干：将石墨泡沫用有机溶剂进行清洗并进行烘干；
(S2)表面改性：在清洗烘干后的石墨泡沫的表面施覆一层碳化钼层；
(S3)真空熔渗：将表面改性的石墨泡沫与铜在真空度为10Pa以下且温度为1020-1200℃的情况下进行真空熔渗15-90min，随后冷却即可获得石墨泡沫/Cu复合材料。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(S1)中采用的石墨泡沫的孔隙率为60-80％，且孔径为250-450μm。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(S2)中施覆碳化钼层的方式为电镀、化学镀、盐浴镀、蒸镀、化学气相沉积或物理气相沉积，更优选盐浴镀。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤(S2)中通过盐浴镀施覆碳化钼层的步骤为：
(S21)混料：将三氧化钼(MoO3)与混合盐混合均匀，得到钼-盐混合物；
(S22)盐浴镀覆：将石墨泡沫与钼-盐混合物在惰性气氛和镀覆温度为1000-1100℃的情况下镀覆15-60min，得到镀覆有碳化钼层的石墨泡沫；
(S23)清洗烘干：将步骤(S22)获得的镀覆有碳化钼层的石墨泡沫冷却至室温，随后进行清洗并烘干，即可得到表面改性的镀覆有碳化钼层的石墨泡沫。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(S3)中所述铜为铜粉、铜片和/或铜线。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(S3)中所述铜至于石墨泡沫上。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(S3)中真空熔渗在真空熔渗炉内进行，先将石墨泡沫和铜置于其中，随后抽真空，之后在5-10℃/min的升温速度下将炉内的温度上升至900℃，然后将升温速度下降至5℃/min以下，然后将温度上升至1020-1200℃进行真空熔渗。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(S3)中真空熔渗过程中对石墨泡沫和铜施加0.1-2Mpa的压力。
9.一种通过权利要求1-8中任一项所述方法制备的石墨泡沫/Cu复合材料。
10.通过权利要求1-8中任一项所述方法制备的石墨泡沫/Cu复合材料的应用，其特征在于，所述应用为电子封装用基体材料。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN115637425A (zh) * | 2022-10-17 | 2023-01-24 | 北京科技大学 | 一种金刚石中空管道泡沫增强骨架铝基复合材料及其制备方法 |
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102400006A (zh) * | 2010-09-16 | 2012-04-04 | 北京有色金属研究总院 | 泡沫碳/铜基或铝基复合材料及其制备方法 |
| CN102586704A (zh) * | 2012-03-23 | 2012-07-18 | 北京科技大学 | 一种高导热石墨晶须/铜复合材料的制备方法 |
| CN102628149A (zh) * | 2012-03-23 | 2012-08-08 | 北京科技大学 | 一种石墨晶须增强铜基复合材料的制备方法 |
| CN107855533A (zh) * | 2017-11-16 | 2018-03-30 | 北京科技大学 | 一种结合注射成形技术制备金刚石/铜复合材料的方法 |
| CN107955890A (zh) * | 2017-12-13 | 2018-04-24 | 湖南科技大学 | 电子封装用石墨-钼铜复合材料及其制备方法 |
-
2022
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102400006A (zh) * | 2010-09-16 | 2012-04-04 | 北京有色金属研究总院 | 泡沫碳/铜基或铝基复合材料及其制备方法 |
| CN102586704A (zh) * | 2012-03-23 | 2012-07-18 | 北京科技大学 | 一种高导热石墨晶须/铜复合材料的制备方法 |
| CN102628149A (zh) * | 2012-03-23 | 2012-08-08 | 北京科技大学 | 一种石墨晶须增强铜基复合材料的制备方法 |
| CN107855533A (zh) * | 2017-11-16 | 2018-03-30 | 北京科技大学 | 一种结合注射成形技术制备金刚石/铜复合材料的方法 |
| CN107955890A (zh) * | 2017-12-13 | 2018-04-24 | 湖南科技大学 | 电子封装用石墨-钼铜复合材料及其制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 任淑彬;郭彩玉;李改;何新波;曲选辉;陈志宝;: "多孔金刚石坯体熔渗铜工艺" * |
| 刘楠;黄愿平;刘海彦;杨广宇;荆鹏;李增峰;: "熔渗法制备高导热金刚石/Cu复合材料" * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115637425A (zh) * | 2022-10-17 | 2023-01-24 | 北京科技大学 | 一种金刚石中空管道泡沫增强骨架铝基复合材料及其制备方法 |
| CN115637425B (zh) * | 2022-10-17 | 2024-06-07 | 北京科技大学 | 一种金刚石中空管道泡沫增强骨架铝基复合材料及其制备方法 |
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