[发明专利]激光－感应复合熔化沉积梯度长径比的CNTs增强铜基复合材料的方法

摘要

本发明公开了一种激光－感应复合熔化沉积梯度长径比的CNTs增强铜基复合材料的方法，其特征是方法步骤为：（1）采用旋转电泳的方法对碳纳米管进行筛选；（2）将筛选获得的碳纳米管按长径比呈梯度增加分别与铜合金粉末在球磨机上混合均匀；（3）采用激光－感应复合熔化沉积的方法，制备梯度长径比的CNTs增强铜基复合材料。本发明的优点是：（1）所用的碳纳米管经过旋转电泳的方法筛选获得；（2）CNTs弥散分布的铜基复合粉末经过了化学镀镍处理，提高了其抗高温氧性能以及CNTs与铜合金的润湿性能；（3）实现不同长径比的CNTs在铜基复合材料内的梯度分布；（4）显著节约贵重材料、降低制造成本与缩短制造周期。

主权项

一种激光－感应复合熔化沉积梯度长径比的CNTs增强铜基复合材料的方法，其特征是方法步骤为：（1）碳纳米管的筛选：采用旋转电泳的方法筛选获得长径比呈梯度分布的碳纳米管，具体为：1）采用体积比1:1的30~70%硫酸与40~80%硝酸的混合液，对直径为20~100nm与长度为5~100μm的碳纳米管酸洗3~10h，获得提纯的碳纳米管；2）将提纯后的碳纳米管加入到装有浓度为0.5~2.0g/L与温度为40~90℃的十六烷基三甲基溴化铵溶液的表面改性槽内，在超声波分散器上分散2~8h，使提纯后的碳纳米管经表面改性后带正电荷；3）旋转电泳装置的上电极接电源负极，沿其中心轴以速度为5~10转/分旋转，其下表面安装有材质为聚酰胺的渗透膜，下电极接电源正极，在直流电压为10~120V的范围内选取旋转电泳装置的电压并固定，直径相同且长度相同的碳纳米管在电场力的作用下向上电极运动，并吸附在渗透膜表面；4）将吸附有碳纳米管的渗透膜从上电极的下表面取出，完全溶解在体积比为1:1的苯酚与冰醋酸的混合溶剂中，过滤与去离子水洗涤，真空干燥2~4h；5）梯度增加旋转电泳装置的电源电压，更换上电极下表面的渗透膜，重复步骤（3）与（4），筛选获得长径比呈梯度分布的CNTs；（2）CNTs弥散铜基复合粉末的制备：将筛选获得的碳纳米管按长径比呈梯度增加分别与铜合金粉末在行星式球磨机上混合均匀，然后进行化学镀镍处理，制备成流动性好与适合自动送粉的CNTs弥散铜基复合粉末；（3）梯度长径比的CNTs增强铜基复合材料的制备：采用激光－感应复合熔化沉积的方法，制备长径比呈梯度分布的CNTs增强铜基复合材料，使用的激光器为横流CO2激光器，使用的感应加热器为集成模块型高频感应加热器，具体工艺参数为：激光功率1~10kW、激光扫描速度1~8m/min、光斑直径0.5~5mm、感应加热功率10~150kW、送粉率30~300g/min、喷射角45~53°、搭接率40~60%。