技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于新材料領(lǐng)域，具體涉及一種銅基復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

碳纖維增強(qiáng)銅基復(fù)合材料是選擇高強(qiáng)高模、高強(qiáng)中模及超高模量碳纖維，以一定的含量和分布方式與銅基體組成不同性能的碳/銅復(fù)合材料。由于碳纖維具有很高的強(qiáng)度和模量，負(fù)的熱膨脹系數(shù)以及耐磨、耐燒蝕等性能，與具有良好導(dǎo)熱導(dǎo)電性的銅基組成復(fù)合材料具有很好的導(dǎo)熱導(dǎo)電性、高的比強(qiáng)度、比模量，很小的熱膨脹系數(shù)和耐磨、耐燒蝕性。但是其導(dǎo)熱導(dǎo)電效果一般。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種銅基復(fù)合材料及其制備方法，該復(fù)合材料在保證導(dǎo)熱導(dǎo)電的性能上，柔韌性得以很大提高。

為解決現(xiàn)有技術(shù)問題，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：

一種銅基復(fù)合材料，包括以下按重量份數(shù)計(jì)的原料：秸稈纖維12-30份，碳纖維1-5份，蠶絲20-40份，雙氧水1-4份，氧化硅12-30份，羥甲基纖維素鈉8-18份，硼酸鈉12-19份，氮化硅12-18份，聚丙醇12-30份，磷酸鐵鋰10-20份，硫酸銅12-30份，氧化銅12-30份。

作為改進(jìn)的是，上述銅基復(fù)合材料，包括以下按重量份數(shù)計(jì)的原料：秸稈纖維28份，碳纖維4份，蠶絲30份，雙氧水3份，氧化硅28份，羥甲基纖維素鈉15份，硼酸鈉18份，氮化硅16份，聚丙醇25份，磷酸鐵鋰15份，硫酸銅24份，氧化銅18份。

作為改進(jìn)的是，所述秸稈纖維和碳纖維的長(zhǎng)度為20-40μm。

作為改進(jìn)的是，所述蠶絲的長(zhǎng)度為10-20mm。

上述銅基復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟1，將秸稈纖維、碳纖維、蠶絲、氧化硅、羥甲基纖維素鈉、硼酸鈉、氮化硅、聚丙醇、磷酸鐵鋰、硫酸銅、氧化銅混合，加熱至1000-1200℃后，等離子處理10-15s，烘干磨碎后過篩得細(xì)粉備用；

步驟2，將細(xì)粉在200-300MPa、溫度為120-150℃下壓制成型得半成品；

步驟3，將半成品在500-600℃下燒結(jié)后，以10-15℃/min的速率降溫至室溫得銅基復(fù)合材料。

作為改進(jìn)的是，步驟2中等離子處理的功率為1000-1800W。

作為改進(jìn)的是，步驟3中降溫速率為12℃/min。

有益效果

本發(fā)明的銅基復(fù)合材料柔韌性好，導(dǎo)熱系數(shù)達(dá)280 W/(m·K)，導(dǎo)熱率為45%，蠶絲的加入明顯提高了本發(fā)明的柔韌性。

具體實(shí)施方式

下面通過具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)介紹，但不局限于此。

實(shí)施例1

一種銅基復(fù)合材料，包括以下按重量份數(shù)計(jì)的原料：秸稈纖維12份，碳纖維1份，蠶絲20份，雙氧水1份，氧化硅12份，羥甲基纖維素鈉8份，硼酸鈉12份，氮化硅12份，聚丙醇12份，磷酸鐵鋰10份，硫酸銅12份，氧化銅12份。

其中，所述秸稈纖維和碳纖維的長(zhǎng)度為20μm。

所述蠶絲的長(zhǎng)度為10mm。

上述銅基復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟1，將秸稈纖維、碳纖維、蠶絲、氧化硅、羥甲基纖維素鈉、硼酸鈉、氮化硅、聚丙醇、磷酸鐵鋰、硫酸銅、氧化銅混合，加熱至1000℃后，以1000W的功率等離子處理10s，烘干磨碎后過篩得細(xì)粉備用；

步驟2，將細(xì)粉在200MPa、溫度為120℃下壓制成型得半成品；

步驟3，將半成品在500℃下燒結(jié)后，以10℃/min的速率降溫至室溫得銅基復(fù)合材料。

將本發(fā)明實(shí)施例1的銅基復(fù)合材料進(jìn)行檢測(cè)，柔韌性好，導(dǎo)熱系數(shù)達(dá)280 W/(m·K)，導(dǎo)熱率為45%。

實(shí)施例2

一種銅基復(fù)合材料，包括以下按重量份數(shù)計(jì)的原料：秸稈纖維28份，碳纖維4份，蠶絲30份，雙氧水3份，氧化硅28份，羥甲基纖維素鈉15份，硼酸鈉18份，氮化硅16份，聚丙醇25份，磷酸鐵鋰15份，硫酸銅24份，氧化銅18份。

其中，所述秸稈纖維和碳纖維的長(zhǎng)度為30μm。

所述蠶絲的長(zhǎng)度為18mm。

上述銅基復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟1，將秸稈纖維、碳纖維、蠶絲、氧化硅、羥甲基纖維素鈉、硼酸鈉、氮化硅、聚丙醇、磷酸鐵鋰、硫酸銅、氧化銅混合，加熱至1100℃后，以1500W的功率的等離子處理12s，烘干磨碎后過篩得細(xì)粉備用；

步驟2，將細(xì)粉在280MPa、溫度為130℃下壓制成型得半成品；

步驟3，將半成品在560℃下燒結(jié)后，以12℃/min的速率降溫至室溫得銅基復(fù)合材料。

將本發(fā)明實(shí)施例2的銅基復(fù)合材料進(jìn)行檢測(cè)，柔韌性好，導(dǎo)熱系數(shù)達(dá)289 W/(m·K)，導(dǎo)熱率為55%。

實(shí)施例3

一種銅基復(fù)合材料，包括以下按重量份數(shù)計(jì)的原料：秸稈纖維30份，碳纖維5份，蠶絲40份，雙氧水4份，氧化硅30份，羥甲基纖維素鈉18份，硼酸鈉19份，氮化硅18份，聚丙醇30份，磷酸鐵鋰20份，硫酸銅30份，氧化銅30份。

其中，所述秸稈纖維和碳纖維的長(zhǎng)度為40μm。

所述蠶絲的長(zhǎng)度為20mm。

上述銅基復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟1，將秸稈纖維、碳纖維、蠶絲、氧化硅、羥甲基纖維素鈉、硼酸鈉、氮化硅、聚丙醇、磷酸鐵鋰、硫酸銅、氧化銅混合，加熱至1200℃后，以1800W的功率的等離子處理15s，烘干磨碎后過篩得細(xì)粉備用；

步驟2，將細(xì)粉在300MPa、溫度為150℃下壓制成型得半成品；

步驟3，將半成品在600℃下燒結(jié)后，以12℃/min的速率降溫至室溫得銅基復(fù)合材料。

將本發(fā)明實(shí)施例3的銅基復(fù)合材料進(jìn)行檢測(cè)，柔韌性好，導(dǎo)熱系數(shù)達(dá)288 W/(m·K)，導(dǎo)熱率為48%。

實(shí)施例4

一種銅基復(fù)合材料，包括以下按重量份數(shù)計(jì)的原料：秸稈纖維28份，碳纖維4份，蠶絲30份，雙氧水3份，氧化硅28份，羥甲基纖維素鈉15份，硼酸鈉18份，氮化硅16份，聚丙醇25份，磷酸鐵鋰15份，硫酸銅24份，氧化銅18份。

其中，所述秸稈纖維和碳纖維的長(zhǎng)度為30μm。

所述蠶絲的長(zhǎng)度為18mm。

上述銅基復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟1，將秸稈纖維、碳纖維、蠶絲、氧化硅、羥甲基纖維素鈉、硼酸鈉、氮化硅、聚丙醇、磷酸鐵鋰、硫酸銅、氧化銅混合，加熱至1200℃后，以1800W的功率的等離子處理15s，烘干磨碎后過篩得細(xì)粉備用；

步驟2，將細(xì)粉在300MPa、溫度為150℃下壓制成型得半成品；

步驟3，將半成品在600℃下燒結(jié)后，以12℃/min的速率降溫至室溫得銅基復(fù)合材料。

將本發(fā)明實(shí)施例4的銅基復(fù)合材料進(jìn)行檢測(cè)，柔韌性好，導(dǎo)熱系數(shù)達(dá)2850W/(m·K)，導(dǎo)熱率為58%。

對(duì)比例1

與實(shí)施例2相同，不同在于：不加蠶絲。

將本發(fā)明實(shí)施例1的銅基復(fù)合材料進(jìn)行檢測(cè)，柔韌性一般，導(dǎo)電系數(shù)達(dá)250 W/(m·K)，導(dǎo)熱率為35%。

結(jié)論：本發(fā)明的銅基復(fù)合材料柔韌性好，導(dǎo)熱系數(shù)達(dá)280 W/(m·K)，導(dǎo)熱率為45%，蠶絲的加入明顯提高了本發(fā)明的柔韌性。