CN116607035A - 一种基于碳纳米管的铜基复合材料及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于碳纳米管的铜基复合材料及其制备方法与应用，属于铜基复合材料技术领域。本发明的制备方法包括以下步骤：将铜粉的水溶液与碳纳米管的分散液搅拌混合，静置，分层后再搅拌，静置，固液分离后,置于行星式球磨机中混料，得到CNT/Cu复合粉末。将CNT/Cu复合粉末进行冷压成型和热压烧结处理后，得到所述基于碳纳米管的铜基复合材料。本发明有效地改善了碳纳米管与铜界面润湿性差的问题；在要求高摩擦稳定性，高耐磨性的摩擦材料领域具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及铜基复合材料技术领域，尤其是指一种基于碳纳米管的铜基复合材料及其制备方法与应用。
背景技术
铜基复合材料具有良好的加工性和导热性而被应用于飞机、汽车、高速列车等交通工具的制动材料。在铜基复合材料中通常采用陶瓷颗粒弥散强化、陶瓷或碳纤维强化铜基复合材料的形式，使得材料在尽量保证铜基体优良的导热性能和机加工性能的同时，还可以有效的改善其力学性能，从而获得高硬度、高强度、高耐磨性能的铜基复合材料。
碳纳米管(CNTs)，具有独特的中空结构，具有一维的纳米结构和极其优异的综合性能，具体表现在超高弹性模量(～1.8TPa)和超高强度(～150GPa)以及高导热率和高导电率等特点；且碳纳米管具有很大的比表面积。但是目前现有技术中存在CNTs易团聚而难以均匀弥散分布及使组织均匀化、Cu基体与CNTs之间润湿性差而导致界面结合强度低等问题。
因此，亟需提供一种能够提高铜基复合材料的力学及耐摩擦磨损性能，且能够解决碳纳米管与铜界面结合差的问题的方法。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于碳纳米管的铜基复合材料及其制备方法与应用。本发明通过铜基表面吸附碳纳米管发挥增强作用，能够显著提高铜基复合材料的力学及耐摩擦磨损性能。且本发明基于碳纳米管的铜基复合材料的制备方法工艺简单，易于生产，并且能够解决碳纳米管与铜界面结合差的问题。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明第一个目的是提供一种基于碳纳米管的铜基复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备铜粉的水溶液与碳纳米管的分散液；
(2)将步骤(1)所得铜粉的水溶液与碳纳米管的分散液搅拌混合，静置，固液分离后取固相，干燥，并进行球磨混料得到CNT/Cu复合粉末；
(3)将所述CNT/Cu复合粉末进行冷压成型和热压烧结处理，得到所述铜基复合材料。
在本发明的一个实施例中，步骤(1)中，所述铜粉的尺寸为4μm～7μm；所述碳纳米管的外径尺寸为20nm～30nm。
在本发明的一个实施例中，步骤(1)中，所述铜粉和去离子水的含量比为(9.9g)：(100mL)。
在本发明的一个实施例中，步骤(1)中，所述碳纳米管和去离子水的含量比为(0.1g)：(100mL)。
在本发明的一个实施例中，步骤(1)中，所述碳纳米管通过酸化得到：
将碳纳米管与混酸溶液45℃～55℃反应9h～11h制备得到。
在本发明的一个实施例中，所述混酸选自浓硫酸和浓硝酸；所述浓硫酸和浓硝酸的体积比为1：3～1：4。
在本发明的一个实施例中，步骤(2)中，将步骤(1)所得铜粉的水溶液与碳纳米管的分散液搅拌混合，静置，分层后再搅拌，静置，固液分离后,置于行星式球磨机中混料，得到CNT/Cu复合粉末。
在本发明的一个实施例中，所述搅拌的时间为15min～25min，静置分层后再次搅拌的时间为5min～15min。
在本发明的一个实施例中，步骤(2)中，所述球磨混料采用行星式球磨机，转动速度为180rpm～220rpm；
在本发明的一个实施例中，步骤(2)中，所述混料的时间为1.5h～2.5h，所述球磨的钢球质量与粉末的质量比为10：1。
在本发明的一个实施例中，步骤(3)中，所述冷压成型的条件：冷压压力为20MPa～30MPa，保压时间为8min～12min。
在本发明的一个实施例中，步骤(3)中，所述热压烧结的条件：在真空热压炉内真空度为10-2Pa条件下，加压至45MPa～55MPa后升温至550℃～650℃，保温8min～12min。
本发明第二个目的是提供所述的制备方法制备所得基于碳纳米管的铜基复合材料。
在本发明的一个实施例中，所述铜基复合材料中碳纳米管的质量分数为0.8％～1.2％。
本发明第三个目的是提供所述的基于碳纳米管的铜基复合材料在制动材料中的应用。
本发明将碳纳米管进行酸化处理，引入含氧官能团提高CNTs与铜的界面能力且使CNTs带负电荷，CNTs之间静电斥力将减弱CNTs原有的范德华力，使CNTs分散开能较好地吸附到铜表面，减少团聚；以及采用湿混吸附低能球磨的方法将所述酸化后的碳纳米管吸附到铜表面，并使用快速热压烧结炉烧制得到基于碳纳米管的铜基复合材料。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
(1)本发明提供了一种基于碳纳米管的铜基复合材料，充分发挥了碳纳米管超高强度以及高导热率和高导电率等特点，基于碳纳米管的铜基复合材料相比传统铜基复合材料增强相与铜基体之间的界面数量很大提高，增强相对铜基体的承载作用逐步增加，显著提高增强相的承载效率；同时碳纳米管具有良好自润滑和高温稳定性，能够起到良好的减磨作用，碳纳米管能够在铜基体中起到载荷传递和润滑的作用，显著提高了铜基复合材料的力学及耐摩擦磨损性能。
(2)本发明提供了一种基于碳纳米管的铜基复合材料的制备方法，工艺简单，易于生产；制备过程中将碳纳米管进行酸化处理，引入含氧官能团提高CNTs与铜的界面能力且使CNTs带负电荷，CNTs之间静电斥力将减弱CNTs原有的范德华力，使CNTs分散开能较好地吸附到铜表面，减少团聚，有效地改善了碳纳米管与铜界面润湿性差的问题；在要求高摩擦稳定性，高耐磨性的摩擦材料领域具有广阔的应用前景。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1为实施例2制备的碳纳米管增强铜基复合材料的SEM形貌图；
图2为实施例2快速热压烧结后复合材料的金相照片；
图3为对比例1制备的碳纳米管增强铜基复合材料的SEM形貌图；
图4为对比例1快速热压烧结后复合材料的金相照片；
图5为对比例2制备的碳纳米管增强铜基复合材料的SEM形貌图；
图6为对比例2快速热压烧结后复合材料的金相照片。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
本发明提供了一种基于碳纳米管的铜基复合材料，其组分及质量分数如下：
碳纳米管的质量分数为0.8％～1.2％、余量为电解铜粉。
所述的碳纳米管外径尺寸为20nm～30nm。
本发明的还提供了一种基于碳纳米管的铜基复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)酸化：取碳纳米管加入混酸溶液，将装有CNTs和混酸的烧杯放入水浴锅搅拌反应。反应结束后，使用真空泵抽滤，并用去离子水多次冲洗至中性，最后干燥待用。其中，所述混合酸由浓硫酸和浓硝酸混合而成，两者的体积比为1：3，所述混合酸和CNTs的含量比为(40mL)：(0.5g)，所述水浴锅温度为50℃，搅拌反应时间为10h，得到酸化后的CNTs。
(2)混料：按照质量分数称取Cu粉倒入装有去离子水的烧杯，磁力搅拌；其中，所述铜粉和去离子水的含量比为(9.9g)：(100mL)，磁力搅拌时间为30min。按照质量分数称取酸化后的CNTs倒入装有去离子水的烧杯，超声分散；其中，所述碳纳米管和去离子水的含量比为(0.1g)：(100mL)所述超声分散时间为1h。将超声分散后CNTs溶液缓慢到入装有铜粉的烧杯，然后磁力搅拌，搅拌之后静置，静置分层后再次磁力搅拌后静置；其中，所述磁力搅拌时间为20min，静置分层后再次磁力搅拌时间为10min。静置分层后使用真空泵抽滤，获得CNT/Cu复合粉末1；使用真空干燥箱对抽滤后的粉末进行干燥；其中，所述干燥温度为50℃，干燥时间为24h。将所述CNT/Cu复合粉末1放入球磨罐中，所述球磨罐放入行星式球磨机中进行混料后，得到CNT/Cu复合粉末2；其中，所述行星式球磨机转动速度为200rpm，混料时间为2h，球料比为10:1。
(3)冷压成型：将所述CNT/Cu复合粉末2装入钢模中，在液压机下冷压成型。其中，所述冷压压力为20MPa～30MPa，保压时间为10min。冷压成型后得到坯料。
(4)热压烧结：将冷压成型后的坯料装入石墨模具中，在快速热压炉中进行烧结。在真空热压炉内真空度为10-2Pa下，加压至50MPa后，炉内升温速率为100℃/min，升温至600℃，保温10min。保温时间结束后，关掉电源，卸载压力，待炉内温度降至100℃以下，将热压件从真空热压炉中取出，去模具，得到所述的碳纳米管增强铜基复合材料。
实施例1
本实施例提供了一种基于碳纳米管的铜基复合材料的制备方法，具体步骤如下：
(1)取0.24g碳纳米管(外径尺寸20nm～30nm)，倒入由浓硫酸和浓硝酸混合而成的12mL混酸溶液，浓硫酸和浓硝酸的体积比为1：3，将装有CNTs和混酸的烧杯放入水浴锅于50℃下搅拌反应10h。反应结束后，使用真空泵抽滤，并用去离子水多次冲洗至中性，最后得到酸化后的CNTs，干燥待用。
(2)称取29.76g铜粉倒入装有300mL去离子水的烧杯，磁力搅拌30min；将0.24g酸化后的CNTs倒入装有150mL去离子水的烧杯中，超声分散1h；将超声分散后所得CNTs溶液缓慢到入装有铜粉的烧杯，然后磁力搅拌20min，搅拌之后静置，静置分层后再次磁力搅拌后静置10min；静置分层后使用真空泵抽滤，所得粉末于50℃下进行干燥24h，得到CNT/Cu复合粉末1；将CNT/Cu复合粉末1放入球磨罐中，所述球磨罐放入行星式球磨机中进行混料，其中行星式球磨机转动速度为200rpm，混料时间为2h，球料比为10：1，得到CNT/Cu复合粉末2。
(3)将CNT/Cu复合粉末2装入内径为Φ30mm的钢模中，在液压机下冷压成型。其中冷压压力为20MPa，保压时间为10min。冷压成型后得到坯料。
(4)将冷压成型后的坯料装入Φ30mm的石墨模具中，在快速热压炉中进行烧结。在真空热压炉内真空度为10-2Pa下，加压至50MPa后，炉内升温速率为100℃/min，升温至600℃，保温10min。保温时间结束后，关掉电源，卸载压力，待炉内温度降至100℃以下，将热压件从真空热压炉中取出，去模具，得到基于碳纳米管的铜基复合材料。
实施例2
本实施例提供了一种基于碳纳米管的铜基复合材料的制备方法，具体步骤如下：
(1)取0.3g碳纳米管(外径尺寸20nm～30nm)，倒入由浓硫酸和浓硝酸混合而成的24mL混酸溶液，浓硫酸和浓硝酸的体积比为1：3，将装有CNTs和混酸的烧杯放入水浴锅于50℃下搅拌反应10h。反应结束后，使用真空泵抽滤，并用去离子水多次冲洗至中性，最后得到酸化后的CNTs，干燥待用。
(2)称取29.7g铜粉倒入装有300mL去离子水的烧杯，磁力搅拌30min；将0.3g酸化后的碳纳米管倒入装有300mL去离子水的烧杯中，超声分散1h；将超声分散后CNTs溶液缓慢到入装有铜粉的烧杯，然后磁力搅拌20min，搅拌之后静置，静置分层后再次磁力搅拌后静置10min；静置分层后使用真空泵抽滤，所得粉末于50℃下进行干燥24h，得到CNT/Cu复合粉末1；将所述CNT/Cu复合粉末1放入球磨罐中，所述球磨罐放入行星式球磨机中进行混料后，其中行星式球磨机转动速度为200rpm，混料时间为2h，球料比为10：1，得到CNT/Cu复合粉末2。
(3)将CNT/Cu复合粉末2装入内径为Φ30mm的钢模中，在液压机下冷压成型。其中冷压压力为20MPa，保压时间为10min。冷压成型后得到坯料。
(4)将冷压成型后的坯料装入Φ30mm的石墨模具中，在快速热压炉中进行烧结。在真空热压炉内真空度为10-2Pa下，加压至50MPa后，炉内升温速率为100℃/min，升温至600℃，保温10min。保温时间结束后，关掉电源，卸载压力，待炉内温度降至100℃以下，将热压件从真空热压炉中取出，去模具，得到基于碳纳米管的铜基复合材料。
本实施例制备的碳纳米管增强铜基复合材料的SEM形貌图如图1所示。由图1可以看出，条状为碳纳米管，块状为铜基体，碳纳米管均匀分布于基体之上，说明本发明混料工艺合理。快速热压烧结后复合材料的金相照片如图2所示。由图2可以看出，长条状相为碳纳米管，碳纳米管均匀分布于基体之中，可以看出碳纳米管与铜基体界面结合良好，并无明显孔隙存在，说明本发明制备工艺合理。
实施例3
本实施例提供了一种基于碳纳米管的铜基复合材料的制备方法，具体步骤如下：
(1)取0.36g碳纳米管(外径尺寸20nm～30nm)，倒入由浓硫酸和浓硝酸混合而成的36mL混酸溶液，浓硫酸和浓硝酸的体积比为1：3，将装有CNTs和混酸的烧杯放入水浴锅于50℃下搅拌反应10h。反应结束后，使用真空泵抽滤，并用去离子水多次冲洗至中性，最后得到酸化后的CNTs，干燥待用。
(2)称取29.55g铜粉倒入装有300mL去离子水的烧杯，磁力搅拌30min；将酸化后的0.36g碳纳米管倒入装有450mL去离子水的烧杯中，超声分散1h；将超声分散后CNTs溶液缓慢到入装有铜粉的烧杯，然后磁力搅拌20min，搅拌之后静置，静置分层后再次磁力搅拌后静置10min；静置分层后使用真空泵抽滤，所得粉末于50℃下进行干燥24h，得到CNT/Cu复合粉末1；将CNT/Cu复合粉末1放入球磨罐中，所述球磨罐放入行星式球磨机中进行混料后，其中行星式球磨机转动速度为200rpm，混料时间为2h，球料比为10：1，得到CNT/Cu复合粉末2。
(3)将CNT/Cu复合粉末2装入内径为Φ30mm的钢模中，在液压机下冷压成型。其中冷压压力为20MPa，保压时间为10min。冷压成型后得到坯料。
(4)将冷压成型后的坯料装入Φ30mm的石墨模具中，在快速热压炉中进行烧结。在真空热压炉内真空度为10-2Pa下，加压至50MPa后，炉内升温速率为100℃/min，升温至600℃，保温10min。保温时间结束后，关掉电源，卸载压力，待炉内温度降至100℃以下，将热压件从真空热压炉中取出，去模具，得到基于碳纳米管的铜基复合材料。
对比例1
本对比例提供了一种基于碳纳米管的铜基复合材料的制备方法，具体步骤如下：
(1)取0.3g碳纳米管(外径尺寸20nm～30nm)，倒入由浓硫酸和浓硝酸混合而成的24mL混酸溶液，浓硫酸和浓硝酸的体积比为1：3，将装有CNTs和混酸的烧杯放入水浴锅于50℃下搅拌反应10h。反应结束后，使用真空泵抽滤，并用去离子水多次冲洗至中性，最后得到酸化后的CNTs，干燥待用。
(2)称取29.7g铜粉倒入装有300mL去离子水的烧杯，磁力搅拌30min；将0.3g酸化后的碳纳米管倒入装有300mL去离子水的烧杯中，超声分散1h；将超声分散后CNTs溶液缓慢到入装有铜粉的烧杯，然后磁力搅拌20min，搅拌之后静置，静置分层后再次磁力搅拌后静置10min；静置分层后使用真空泵抽滤，获得CNT/Cu复合粉末。
(3)将复合粉末装入内径为Φ30mm的钢模中，在液压机下冷压成型。其中冷压压力为20MPa，保压时间为10min。冷压成型后得到坯料。
(4)将冷压成型后的坯料装入Φ30mm的石墨模具中，在快速热压炉中进行烧结。在真空热压炉内真空度为10-2Pa下，加压至50MPa后，炉内升温速率为100℃/min，升温至600℃，保温10min。保温时间结束后，关掉电源，卸载压力，待炉内温度降至100℃以下，将热压件从真空热压炉中取出，去模具，得到基于碳纳米管的铜基复合材料。
本对比例制备的碳纳米管增强铜基复合材料的SEM形貌如图3所示，快速热压烧结后复合材料的金相照片如图4所示，可以看出碳纳米管均匀分布于基体之中，但对比图1和图3，对比图3中可以看出碳纳米管出现团聚现象，因此可以得出对比例1混料工艺和制备工艺不如实例2。
对比例2
本对比例提供了一种基于碳纳米管的铜基复合材料的制备方法，具体步骤如下：
(1)取0.3g碳纳米管(外径尺寸20nm～30nm)，倒入由浓硫酸和浓硝酸混合而成的24mL混酸溶液，浓硫酸和浓硝酸的体积比为1：3，将装有CNTs和混酸的烧杯放入水浴锅于50℃下搅拌反应10h。反应结束后，使用真空泵抽滤，并用去离子水多次冲洗至中性，最后干燥待用。
(2)称取29.7g铜粉，0.3g酸化后的碳纳米管放入球磨罐中，将球磨罐放入行星式球磨机中进行混料后，得到复合粉末，其中行星式球磨机转动速度为200rpm，混料时间为2h，球料比为10:1，得到复合粉末。
(3)将复合粉末装入内径为Φ30mm的钢模中，在液压机下冷压成型。其中冷压压力为20MPa，保压时间为10min。冷压成型后得到坯料。
(4)将冷压成型后的坯料装入Φ30mm的石墨模具中，在快速热压炉中进行烧结。在真空热压炉内真空度为10-2Pa下，加压至50MPa后，炉内升温速率为100℃/min，升温至600℃，保温10min。保温时间结束后，关掉电源，卸载压力，待炉内温度降至100℃以下，将热压件从真空热压炉中取出，去模具，得到基于碳纳米管的铜基复合材料。
本对比例制备的碳纳米管增强铜基复合材料的SEM形貌如图5所示，快速热压烧结后复合材料的金相照片如图6所示，可以看出碳纳米管均匀分布于基体之中，但对比图1和图5，可以看出图5中铜只吸附少量碳纳米管，因此可以得出对比例2混料工艺和制备工艺不如实例2。
对比例3
本对比例提供了一种基于碳纳米管的铜基复合材料的制备方法，具体步骤如下：
(1)取0.15g碳纳米管(外径尺寸20nm～30nm)，倒入由浓硫酸和浓硝酸混合而成的12mL混酸溶液，浓硫酸和浓硝酸的体积比为1：3，将装有CNTs和混酸的烧杯放入水浴锅于50℃下搅拌反应10h。反应结束后，使用真空泵抽滤，并用去离子水多次冲洗至中性，最后得到酸化后的CNTs，干燥待用。
(2)称取29.85g铜粉倒入装有300mL去离子水的烧杯，磁力搅拌30min；将0.15g酸化后的CNTs倒入装有150mL去离子水的烧杯中，超声分散1h；将超声分散后所得CNTs溶液缓慢到入装有铜粉的烧杯，然后磁力搅拌20min，搅拌之后静置，静置分层后再次磁力搅拌后静置10min；静置分层后使用真空泵抽滤，所得粉末于50℃下进行干燥24h，得到CNT/Cu复合粉末1；将CNT/Cu复合粉末1放入球磨罐中，所述球磨罐放入行星式球磨机中进行混料，其中行星式球磨机转动速度为200rpm，混料时间为2h，球料比为10：1，得到CNT/Cu复合粉末2。
(3)将CNT/Cu复合粉末2装入内径为Φ30mm的钢模中，在液压机下冷压成型。其中冷压压力为20MPa，保压时间为10min。冷压成型后得到坯料。
(4)将冷压成型后的坯料装入Φ30mm的石墨模具中，在快速热压炉中进行烧结。在真空热压炉内真空度为10-2Pa下，加压至50MPa后，炉内升温速率为100℃/min，升温至600℃，保温10min。保温时间结束后，关掉电源，卸载压力，待炉内温度降至100℃以下，将热压件从真空热压炉中取出，去模具，得到基于碳纳米管的铜基复合材料。
对比例4
本对比例提供了一种基于碳纳米管的铜基复合材料的制备方法，具体步骤如下：
(1)取0.45g碳纳米管(外径尺寸20nm～30nm)，倒入由浓硫酸和浓硝酸混合而成的36mL混酸溶液，浓硫酸和浓硝酸的体积比为1：3，将装有CNTs和混酸的烧杯放入水浴锅于50℃下搅拌反应10h。反应结束后，使用真空泵抽滤，并用去离子水多次冲洗至中性，最后得到酸化后的CNTs，干燥待用。
(2)称取29.55g铜粉倒入装有300mL去离子水的烧杯，磁力搅拌30min；将酸化后的0.45g碳纳米管倒入装有450mL去离子水的烧杯中，超声分散1h；将超声分散后CNTs溶液缓慢到入装有铜粉的烧杯，然后磁力搅拌20min，搅拌之后静置，静置分层后再次磁力搅拌后静置10min；静置分层后使用真空泵抽滤，所得粉末于50℃下进行干燥24h，得到CNT/Cu复合粉末1；将CNT/Cu复合粉末1放入球磨罐中，所述球磨罐放入行星式球磨机中进行混料后，其中行星式球磨机转动速度为200rpm，混料时间为2h，球料比为10：1，得到CNT/Cu复合粉末2。
(3)将CNT/Cu复合粉末2装入内径为Φ30mm的钢模中，在液压机下冷压成型。其中冷压压力为20MPa，保压时间为10min。冷压成型后得到坯料。
(4)将冷压成型后的坯料装入Φ30mm的石墨模具中，在快速热压炉中进行烧结。在真空热压炉内真空度为10-2Pa下，加压至50MPa后，炉内升温速率为100℃/min，升温至600℃，保温10min。保温时间结束后，关掉电源，卸载压力，待炉内温度降至100℃以下，将热压件从真空热压炉中取出，去模具，得到基于碳纳米管的铜基复合材料。
性能测试
对实施例1-3以及对比例1-2制备的铜基复合材料的布氏硬度，抗拉强度，摩擦系数及磨损量进行了测试，其结果如表1所示。
表1各实施例和对比例中制备的铜基复合材料的性能表
| 布氏硬度(HBW) | 抗拉强度(MPa) | 平均摩擦系数 | 磨损量(mm3) | |
| 实施例1 | 49.6 | 345.7 | 0.565 | 0.048 |
| 实施例2 | 51.3 | 369.5 | 0.563 | 0.046 |
| 实施例3 | 50.7 | 333.6 | 0.573 | 0.050 |
| 对比例1 | 44.9 | 275.3 | 0.575 | 0.072 |
| 对比例2 | 47.8 | 306.4 | 0.730 | 0.071 |
| 对比例3 | 39.7 | 252.9 | 0.774 | 0.051 |
| 对比例4 | 46.6 | 316.4 | 0.592 | 0.088 |
由表1可以看出，相较于对比例1-4所制备的铜基复合材料，实施例2所制备的基于碳纳米管的铜基复合材料具有较高布氏硬度和抗拉强度，同时具有较低的平均摩擦系数和较低的磨损量，因此可以看出湿混吸附-低能球磨的制备方法可以有效的提高材料的综合性能，这是因为湿混吸附-低能球磨处理可以使得碳纳米管更均匀吸附到铜上(对比图1与图3、图5)，经过快速热压烧制后的碳纳米管均匀的分布在基体上(对比图2与图4、图6)。对比实施例1～3与对比例3、4所得铜基复合材料的性能可以发现，碳纳米管的质量分数在0.8％～1.2％时的铜基复合材料具有更好的性能。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种基于碳纳米管的铜基复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)制备铜粉的水溶液与碳纳米管的分散液；
(2)将步骤(1)所得铜粉的水溶液与碳纳米管的分散液搅拌混合，静置，固液分离后取固相，干燥，并进行球磨混料得到CNT/Cu复合粉末；
(3)将所述CNT/Cu复合粉末进行冷压成型和热压烧结处理，得到所述铜基复合材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述铜粉的尺寸为4μm～7μm；所述碳纳米管的外径尺寸为20nm～30nm。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述碳纳米管通过酸化得到：
将碳纳米管与混酸溶液45℃～55℃反应9h～11h制备得到。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述混酸选自浓硫酸和浓硝酸；所述浓硫酸和浓硝酸的体积比为1：3～1：4。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述球磨混料采用行星式球磨机，转动速度为180rpm～220rpm。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述冷压成型的条件：冷压压力为20MPa～30MPa，保压时间为8min～12min。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述热压烧结的条件：在真空热压炉内真空度为10-2Pa条件下，加压至45MPa～55MPa后升温至550℃～650℃，保温8min～12min。
8.根据权利要求1～7任一项所述的制备方法制备所得基于碳纳米管的铜基复合材料。
9.根据权利要求8所述的铜基复合材料，其特征在于，所述铜基复合材料中碳纳米管的质量分数为0.8％～1.2％。
10.权利要求8所述的基于碳纳米管的铜基复合材料在制动材料中的应用。
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