[发明专利]磁场下高强高导铜‑纳米碳管复合材料的制备方法及装置

权利要求书

1.一种磁场下高强高导铜-纳米碳管复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

a. 电镀液的配制：将浓度为0.75-0.85mol/L 的CuSO₄水溶液和浓度为0.45-0.55mol/L的 H₂SO₄溶液混合制成电镀液，然后向电镀液中加入聚丙烯酸分散剂和纳米碳管颗粒材料，其中在电镀液中聚丙烯酸分散剂的加入量为0.1-0.2g/L，其中向电镀液中加入纳米碳管微粒的加入量为0.5-2g/L，纳米碳管微粒的平均直径须在100-150nm范围内，且纳米碳管微粒的平均径长在6-8μm范围内，然后将电镀液经60-90min磁力搅拌及90-120min超声振荡搅拌，使纳米碳管颗粒在电镀液中实现均匀分散，形成铜离子和纳米碳管颗粒的复合材料分散液；

b. 电极材料的准备：采用厚度为0.3-0.5mm的金属带作为阴极，采用厚度为1-2mm的且纯度大于99.95%的铜片作为阳极，并将阴极和阳极都进行预处理，在预处理时，首先采用酸性洗涤剂浸泡以获得清洁的电极表面，然后用去离子水清洗电极烘干，并在将电极浸入电镀槽前仅对阴极进行2-3min的活化处理；

c. 磁场下电沉积：将在所述步骤a中制备的电镀液注入电镀槽，将在所述步骤b中处理的电极材料安装到电镀系统中，使各电极之间平行设置，阳极的表面积大于浸入电镀液中阴极的表面积，并将电极与电镀槽内电镀液接触，向电镀液施加磁场强度为0.001-20T的磁场，保持阴极和阳极的间距为15-25mm，控制阴极的电流密度为1-5A/dm²，并使电镀液温度保持在25-60℃，将阴极金属带在电镀液中按照设定的速度移动，使浸入电镀液的金属带部分参与复合电沉积反应，在当前浸入到电镀液中的阴极金属带表面上，同时沉积金属铜和从电镀液中分离出来的纳米碳管微粒，在浸入电镀液的金属带表面沉积生成铜-纳米碳管复合镀层，磁场的施加使铜-纳米碳管复合镀层中的纳米碳管微粒有序分布，然后从电镀液中将完成电镀的金属带取出，即得到以金属带为基材的高强高导铜-纳米碳管复合材料。

2.根据权利要求1所述磁场下高强高导铜-纳米碳管复合材料的制备方法，其特征在于：在所述步骤c中，所施加的磁场的方向是竖直方向的或水平方向的，各电极的延伸方向与所施加的磁场的方向一致。

3.根据权利要求2所述磁场下高强高导铜-纳米碳管复合材料的制备方法，其特征在于：在所述步骤c中的整个电镀过程中，将压缩氮气通入电镀液中，使电镀液处于激烈的鼓泡沸腾状态，对电镀液进行气体搅拌。

4.根据权利要求1～3中任意一项所述磁场下高强高导铜-纳米碳管复合材料的制备方法，其特征在于：在所述步骤b中，阳极采用紫铜片或含磷质量为0.03-0.05%的磷铜片制成。

5.根据权利要求1～3中任意一项所述磁场下高强高导铜-纳米碳管复合材料的制备方法，其特征在于：在所述步骤a中，分散剂聚丙烯酸的平均分子质量是5000，辅助分散剂采用十六烷基三甲基溴化铵。

6.根据权利要求5所述磁场下高强高导铜-纳米碳管复合材料的制备方法，其特征在于：在所述步骤a中，通过向电镀液进行辅助添加整平剂、稳定剂和润湿剂中任意一种或任意几种的量来调整镀层的沉积速率。

7.根据权利要求1～3中任意一项所述磁场下高强高导铜-纳米碳管复合材料的制备方法，其特征在于：在所述步骤b中，作为阴极的金属带为铜、铁、镍、铝和镁中任意一种金属基质或任意几种金属的合金基质。

8.根据权利要求1～3中任意一项所述磁场下高强高导铜-纳米碳管复合材料的制备方法，其特征在于：在所述步骤c的电镀系统中，所述阳极设有至少两片，所述阴极在相邻的阳极之间进行移动。