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专利摘要

本发明公开具有良好导电及耐磨性的泡沫金属复合材料及其制备方法，包括如下步骤：步骤(1)、对泡沫金属进行表面预处理；步骤(2)、分别对膨胀石墨和氧化石墨烯进行热处理；步骤(3)、将纤维素分散于水中，得到纤维素分散液；向纤维素分散液中加入碳纤维、热处理后的膨胀石墨和热处理后的氧化石墨烯，搅拌混合均匀，得到膏状混合填料；步骤(4)、将膏状混合填料在室温下压入到泡沫金属的孔洞内，并真空干燥，得到预制块；步骤(5)、采用等温化学气相渗透法对预制块进行裂解碳处理，裂解碳处理结束，即得到具有良好导电及耐磨性的泡沫金属复合材料。本发明可以解决现有的碳/金属基导电复合材料导电性和耐磨性不理想的技术问题。 ......

基本信息

专利类型:
发明专利
申请/专利号:
CN202410212890.6
申请日期:
2024-02-27
专利申请人:
分类号:
C23C28/00 ; C23C16/04 ; C23C16/02 ; C23C16/26 ; C25D3/38
发明/设计人:
白亮，孙立伟，常红旭，刘景顺，李泽
权利要求: 1.具有良好导电及耐磨性的泡沫金属复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤(1)、对泡沫金属进行表面预处理；步骤(2)、分别对膨胀石墨和氧化石墨烯进行热处理；步骤(3)、将纤维素分散于水中，得到纤维素分散液；向纤维素分散液中加入碳纤维、热处理后的膨胀石墨和热处理后的氧化石墨烯，搅拌混合均匀，得到膏状混合填料；步骤(4)、将膏状混合填料在室温下压入到泡沫金属的孔洞内，并真空干燥，得到预制块；步骤(5)、采用等温化学气相渗透法对预制块进行裂解碳处理，裂解碳处理结束，即得到具有良好导电及耐磨性的泡沫金属复合材料。2.根据权利要求1所述的具有良好导电及耐磨性的泡沫金属复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中泡沫金属为泡沫铜或泡沫镍；泡沫金属的孔隙率为10～20PPI；泡沫铜表面预处理的方法为：将泡沫铜置于浓度为1～2mol/L的稀盐酸溶液中超声处理10～20min，超声处理结束后取出泡沫铜转移至质量分数为99wt％的丙酮溶液中超声清洗10～20min，清洗结束后取出晾干即可；泡沫镍表面预处理的方法为：将泡沫铜置于浓度为1～2mol/L的稀盐酸溶液中超声处理10～20min，超声处理结束后取出泡沫铜转移至质量分数为99wt％的丙酮溶液中超声清洗10～20min，清洗结束后取出晾干；然后利用电镀法在泡沫镍表面镀铜，电镀时，以50g质量分数为98wt％的浓硫酸和100g硫酸铜加入去离子水配置得到700mL电镀液，电镀电流为0.3A，电镀时间为3～4h；电镀结束后，将镀铜泡沫镍转移至无水乙醇中超声清洗5min，超声清洗结束后取出置于真空干燥箱中干燥2～8h，干燥温度为60℃。3.根据权利要求1所述的具有良好导电及耐磨性的泡沫金属复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，膨胀石墨和氧化石墨烯均采用如下热处理方式：将膨胀石墨或氧化石墨烯在常压氮气保护气氛下以5～10℃/min的升温速率升温至900～950℃，保温1～2h；保温结束后冷却至室温。4.根据权利要求3所述的具有良好导电及耐磨性的泡沫金属复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，膨胀石墨的热处理条件：将膨胀石墨在常压氮气保护气氛下以5℃/min的升温速率升温至900℃，保温2h；保温结束后冷却至室温；氧化石墨烯的热处理条件：将氧化石墨烯在常压氮气保护气氛下以10℃/min的升温速率升温至950℃，保温1h；保温结束后冷却至室温。5.根据权利要求1所述的具有良好导电及耐磨性的泡沫金属复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，碳纤维的长度为1～2mm，碳纤维的直径为6～10μm；纤维素为甲基纤维素、羧甲基纤维素钠或羟乙基纤维素，且纤维素分散液中纤维素的质量浓度为0.1～0.2g/mL；膏状混合填料中，碳纤维、膨胀石墨和氧化石墨烯的质量之比为1:(1～3):1，碳纤维与纤维素的质量之比为(1～3):1。6.根据权利要求5所述的具有良好导电及耐磨性的泡沫金属复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，碳纤维的长度为1～2mm，碳纤维的直径为6～7μm；纤维素为羟乙基纤维素，且纤维素分散液中纤维素的质量浓度为0.2g/mL；膏状混合填料中，碳纤维、膨胀石墨和氧化石墨烯的质量之比为1:2:1，碳纤维与纤维素的质量之比为2:1。7.根据权利要求1所述的具有良好导电及耐磨性的泡沫金属复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，将膏状混合填料压入泡沫金属的孔洞内时的压力为50～100MPa；真空干燥时干燥温度为70～100℃，干燥时间为2～8h；步骤(5)中，等温化学气相渗透法对预制块进行裂解碳处理时：甲烷与氮气的体积之比为1:1.5，气体裂解温度为1020～1080℃，气氛压力为20～40Kpa，增密时间为200～300h。8.根据权利要求7所述的具有良好导电及耐磨性的泡沫金属复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，将膏状混合填料压入泡沫金属的孔洞内时的压力为100MPa；真空干燥时干燥温度为100℃，干燥时间为8h；步骤(5)中，等温化学气相渗透法对预制块进行裂解碳处理时：甲烷与氮气的体积之比为1:1.5，气体裂解温度为1050℃，气氛压力为35Kpa，增密时间为280h。9.根据权利要求1所述的具有良好导电及耐磨性的泡沫金属复合材料的制备方法，其特征在于，还包括步骤(6)：将裂解碳处理结束后的产物进一步进行表面电镀铜处理，电镀铜处理结束后得到具有良好导电及耐磨性的泡沫金属复合材料。10.根据权利要求9所述的具有良好导电及耐磨性的泡沫金属复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(6)中电镀铜处理时：以50g质量分数为98wt％的浓硫酸和100g硫酸铜加入去离子水配置得到700mL电镀液，电镀电流为0.3A，电镀时间为3～4h；电镀结束后，将镀铜泡沫镍转移至无水乙醇中超声清洗5min，超声清洗结束后取出置于真空干燥箱中干燥2～8h，干燥温度为60℃。