[发明专利]一种碳纳米管增强泡沫铝基复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种碳纳米管增强泡沫铝基复合材料的制备方法，该方法包括：用混合酸对碳纳米管进行预处理；对碳纳米管进行化学镀铜，在其表面包覆一层金属铜；再将有金属铜镀层的碳纳米管与铝粉和尿素颗粒均匀混合，冷压成型，温水浸泡后干燥；最后通过粉末冶金，在不需要气氛保护的情况下运用微波烧结技术，仅用数分钟，得到碳纳米管增强泡沫铝基复合材料。本发明的优点在于，提高了碳纳米管与基体之间的界面结合力，碳纳米管的分散性提高并对其结构的破坏低；实现了对泡沫铝基复合材料的孔径，孔隙率的有效控制；结合微波烧结技术，能够节能快速的制备出性能优异的碳纳米管增强泡沫铝基复合材料。

技术领域

本发明涉及泡沫铝基复合材料技术领域，更具体的说，涉及一种碳纳米管作为增强相的碳纳米管增强泡沫铝基复合材料的制备方法。

背景技术

泡沫铝基复合材料是由金属铝为基体和气孔组成的新型多孔材料。此材料有着质轻，比表面积大，比力学强度高，减振隔音性好，散热性好，电磁屏蔽性能高等优点，兼具结构功能双重属性，已经被广泛的运用于航空航天，建筑，机械，国防，交通运输等领域。为了提高泡沫铝的综合性能，不同的颗粒或纤维增强相被加入到泡沫铝中，从而得到泡沫铝基复合材料。

公开号为CN 103194634B和CN1075562C的发明专利申请公开了一种采用氢化钛为发泡剂，与铝熔体混合发泡分别制备锰颗粒和碳化硅颗粒增强泡沫铝基复合材料，以提高了材料的系能效果。此熔体发泡法需要得到金属熔体，耗能，耗时且不环保。同时由于氢化钛的发泡分解的温度(450℃)和金属铝的熔融温度(660℃)的差异，容易导致气孔大小，分布不均，发泡过程难以控制。

公开号为CN101798665B的发明专利申请公开了一种碳纤维增强的泡沫铝基复合材料的制备方法。该方法要求在碳纤维使用前采用电镀或化学镀进行表面镀覆金属铜或金属镍，以解决随后碳纤维与金属铝复合是可能发生的金属碳化、渗碳、电化学腐蚀现象，从而增强碳纤维增强相与金属铝之间的结合力。但由于该方法同样采用氢化钛作为发泡剂，属于熔体发泡法，对能源消耗较大，而且较难制备小尺寸，小孔径的样品。

碳纳米管有着优异的导热，导电以及力学性能，可作为一种有效的一维纳米增强相。碳纳米管增强的泡沫铝基复合材料是在铝基泡沫材料中加入碳纳米管为增强相，不但保留了泡沫铝的多种优秀性能，同时还提高了材料的强度，硬度，导热，导电，热稳定性和耐腐蚀性。但由于碳纳米管的有着极大的比表面积，与熔融铝的浸润度不佳，很难均匀的分散在铝基体中，使得复合材料的性能不能得到最大程度的提高。

公开号为CN104745976A的发明专利申请公开了一种碳纳米管增强泡沫铝基复合材料的制备方法。该方法采用化学气相沉积法将碳纳米管分散在铝粉表面，以尿素为致孔剂在氩气保护下烧结。为了将碳纳米管与铝粉进行充分混合，此方法运用了机械球磨法，但这会对碳纳米管的结构有着一定的破坏，对复合材料的性能带来了不利影响。

公开号为CN104745853A的发明专利申请公开了一种泡沫铝/纳米碳复合材料的制备方法。该方法将铝胚料延成箔，再将纳米碳和发泡剂(如氢化钛，氢化镁等)的浆料涂与铝箔上，经过反复叠片，三维轧制，高温发泡而得复合泡沫铝材料。这同样属于熔体发泡技术，发泡过程不易控制，对能源消耗大。

综上所述，目前所报道的碳纳米管增强的泡沫铝基复合材料制备技术都有着一定程度的改进空间。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种碳纳米管增强泡沫铝基复合材料的制备方法，解决现有技术会对碳纳米管的结构有着一定的破坏、制备过程不易控制、能源消耗大等问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案在于，提供一种碳纳米管增强泡沫铝基复合材料的制备方法，包括如下步骤：

S1、碳纳米管的预处理：

将碳纳米管加入到混合酸中加热到60-80℃，保持3-8小时，冷却后抽滤清洗，真空干燥得到酸化后的碳纳米管；