一种粉末冶金复合材料及其制备方法技术

本申请属于粉末冶金技术领域，具体公开一种粉末冶金复合材料及其制备方法，包括将铜粉和铝粉分别进行进行低能量球磨，获得尺寸更小的粉末后，分别冷压为铜薄片坯料和铝薄片坯料；在无氧箱内，将薄片坯料依次置于丙酮、乙醇、水、稀盐酸中超声祛除表面氧化膜，然后依次经水、乙醇和丙酮清洗、晾干；将铜薄片坯料转移至管式炉内，通甲烷、氢气和氩气进行石墨烯的原位气相沉积，将沉积后的石墨烯

【技术实现步骤摘要】
一种粉末冶金复合材料及其制备方法


[0001]本申请属于粉末冶金
，具体地说涉及一种粉末冶金复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]铜和铝作为热的良导体被广泛应用于各种电子产品中，尤其是散热基板，由于铜的价格相对较高，但铝的导热性相对较低，因此如果能将二者按照一定比例混合就能得到成本低廉且散热效果好的复合材料，粉末冶金方法的优势就是用较低的成本制备像散热基板这种形状结构简单的金属复合材料，但粉末冶金有个劣势是制备的材料孔隙率较高，较多的晶界导致传热效率降低，限制粉末冶金方法的应用前景。
[0003]因此，现有技术还有待于进一步发展和改进。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的种种不足，为了解决上述问题，现提出一种粉末冶金复合材料及其制备方法。本申请提供如下技术方案：
[0005]一种粉末冶金复合材料，包括依次层叠复合的铝薄片和铜薄片，所述铜薄片表面附着单层石墨烯。
[0006]进一步的，所述复合材料的最外层为铜薄片。
[0007]一种粉末冶金复合材料制备方法，包括：
[0008]将铜粉和铝粉分别进行进行低能量球磨，获得尺寸更小的粉末后，分别冷压为铜薄片坯料和铝薄片坯料；
[0009]在无氧箱内，将薄片坯料依次置于丙酮、乙醇、水、稀盐酸中超声祛除表面氧化膜，然后依次经水、乙醇和丙酮清洗、晾干；
[0010]将铜薄片坯料转移至管式炉内，通甲烷、氢气和氩气进行石墨烯的原位气相沉积，将沉积后的石墨烯
‑
铜薄片坯料转移至无氧箱内与铝薄片坯料间隔堆叠，然后密封包覆出箱；
[0011]在烧结机内进行热压烧结后，投入真空炉内在氩气氛围下致密化烧结。
[0012]进一步的，所述低能量球磨的转速为100
‑
150r/min，无水乙醇作为分散剂，球磨时间4h。
[0013]进一步的，冷压后的薄片坯料厚度为0.5
‑
1mm。
[0014]进一步的，超声祛除表面氧化膜时，薄片坯料在丙酮、乙醇和水中分别超声5min，在稀盐酸中超声10min。
[0015]进一步的，甲烷、氢气和氩气的气流量比为1:30:30
‑
1:5:5，气相沉积温度1050℃。
[0016]进一步的，所述甲烷的气流量在气相沉积时先是5sccm，10min后增加为30sccm。
[0017]进一步的，所述热压烧结的温度为700
‑
900℃，压力500kgf/cm2，热压烧结时间4min。
[0018]进一步的，所述致密化烧结温度为1100℃，致密化烧结时间30min。
[0019]有益效果：
[0020]1.通过复合铜片和铝片，提高散热效率的同时降低材料成本；
[0021]2.通过在铜片表面气相沉积石墨烯，阻止铜片表面的氧化，提高导热效率；
[0022]3.通过祛除薄片坯料的氧化层，提升导热效率；
[0023]4.无氧环境加工合成，避免二次形成氧化层；
[0024]5.通过控制气流量配比，实现薄层石墨烯的沉积，弥补铜片与铝片晶界的导热损失。
附图说明
[0025]图1是本申请具体实施例中一种粉末冶金复合材料及其制备方法流程示意图；
[0026]图2是本申请具体实施例中气相沉积产物拉曼图谱；
[0027]图3是本申请具体实施例中不同烧结温度对应的不同热导率。
具体实施方式
[0028]为了使本领域的人员更好地理解本申请的技术方案，下面结合本申请的附图，对本申请的技术方案进行清楚、完整的描述，基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它类同实施例，都应当属于本申请保护的范围。此外，以下实施例中提到的方向用词，例如“上”“下”“左”“右”等仅是参考附图的方向，因此，使用的方向用词是用来说明而非限制本申请创造。
[0029]一种粉末冶金复合材料，包括依次层叠复合的铝薄片和铜薄片，所述铜薄片表面附着单层石墨烯。
[0030]进一步的，所述复合材料的最外层为铜薄片。
[0031]如图1所示，一种粉末冶金复合材料制备方法，包括：
[0032]S1.将铜粉和铝粉分别进行进行低能量球磨，获得尺寸更小的粉末后，分别冷压为铜薄片坯料和铝薄片坯料；
[0033]S2.在无氧箱内，将薄片坯料依次置于丙酮、乙醇、水、稀盐酸中超声祛除表面氧化膜，然后依次经水、乙醇和丙酮清洗、晾干；
[0034]S3.将铜薄片坯料转移至管式炉内，通甲烷、氢气和氩气进行石墨烯的原位气相沉积，将沉积后的石墨烯
‑
铜薄片坯料转移至无氧箱内与铝薄片坯料间隔堆叠，然后密封包覆出箱；将石墨烯
‑
铜薄片坯料用硫酸溶液腐蚀后发现，溶液上方漂浮着透明薄膜，经拉曼检测为石墨烯，如图2所示。
[0035]S4.在烧结机内进行热压烧结后，投入真空炉内在氩气氛围下致密化烧结。
[0036]进一步的，所述低能量球磨的转速为100
‑
150r/min，无水乙醇作为分散剂，球磨时间4h。
[0037]进一步的，冷压后的薄片坯料厚度为0.5
‑
1mm。
[0038]进一步的，超声祛除表面氧化膜时，薄片坯料在丙酮、乙醇和水中分别超声5min，在稀盐酸中超声10min。
[0039]进一步的，甲烷、氢气和氩气的气流量比为1:30:30
‑
1:5:5，气相沉积温度1050℃。
[0040]进一步的，所述甲烷的气流量在气相沉积时先是5sccm，10min后增加为30sccm。
[0041]进一步的，所述热压烧结的温度为700
‑
900℃，压力500kgf/cm2，热压烧结时间4min。
[0042]进一步的，所述致密化烧结温度为1100℃，致密化烧结时间30min。
[0043]利用LFA1000导热系数测试仪的激光闪点法来对以下实施例中制备好的散热材料进行导热性能测试分析。
[0044]实施例1
[0045]一种粉末冶金复合材料制备方法，包括：
[0046]S1.将铜粉和铝粉分别进行进行低能量球磨，转速为100
‑
150r/min，无水乙醇作为分散剂，球磨时间4h，获得尺寸更小的粉末后，分别冷压为铜薄片坯料和铝薄片坯料，冷压后的薄片坯料厚度为0.5
‑
1mm；
[0047]S2.在无氧箱内，将薄片坯料依次置于丙酮、乙醇、水、稀盐酸中超声祛除表面氧化膜，超声祛除表面氧化膜时，薄片坯料在丙酮、乙醇和水中分别超声5min，在稀盐酸中超声10min，然后依次经水、乙醇和丙酮分别超声30s清洗，自然晾干；
[0048]S3.将铜薄片坯料转移至管式炉内，通甲烷、氢气和氩气进行石墨烯的原位气相沉积，甲烷、氢气和氩气的气流量分别为5sccm、15本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种粉末冶金复合材料，其特征在于，包括依次层叠复合的铝薄片和铜薄片，所述铜薄片表面附着单层石墨烯。2.根据权利要求1所述的一种粉末冶金复合材料，其特征在于，所述复合材料的最外层为铜薄片。3.一种如权利要求1所述的粉末冶金复合材料制备方法，其特征在于，包括：将铜粉和铝粉分别进行进行低能量球磨，获得尺寸更小的粉末后，分别冷压为铜薄片坯料和铝薄片坯料；在无氧箱内，将薄片坯料依次置于丙酮、乙醇、水、稀盐酸中超声祛除表面氧化膜，然后依次经水、乙醇和丙酮清洗、晾干；将铜薄片坯料转移至管式炉内，通甲烷、氢气和氩气进行石墨烯的原位气相沉积，将沉积后的石墨烯
‑
铜薄片坯料转移至无氧箱内与铝薄片坯料间隔堆叠，然后密封包覆出箱；在烧结机内进行热压烧结后，投入真空炉内在氩气氛围下致密化烧结。4.根据权利要求3所述的一种粉末冶金复合材料制备方法，其特征在于，所述低能量球磨的转速为100
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150r/min，无水乙醇作为分散剂，球磨时间4h。5.根据权利要求3所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：马杰民，陈亮，冯友明，
申请(专利权)人：荣成市宏程新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：