一种碳纳米管增强铜基复合材料及其制备方法
阅读：1011发布：2020-12-31
专利汇可以提供一种碳纳米管增强铜基复合材料及其制备方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种 碳 纳米管 增强 铜 基 复合材料 ，该铜基复合材料按重量百分比包括如下组分：经表面改性的 碳纳米管 1～9％、 石墨 粉末2～5％、Ti3SiC2粉末6～15％、余量为铜粉末；其中经表面改性的碳纳米管是将碳纳米管采用 没食子酸 水 溶液改性得到的碳纳米管。本发明所述铜基复合材料中，经表面改性的碳纳米管分散性好，杂质含量低，且保持了完整的长径比，与石墨粉末、Ti3SiC2粉末和铜粉末发挥共增强作用，显著提高了铜基复合材料的电摩擦磨损性能，同时还具有优异的强度和耐冲击性。本发明还公开了所述铜基复合材料的制备方法。该方法工艺简单，易于生产，具有广阔的应用前景。，下面是一种碳纳米管增强铜基复合材料及其制备方法专利的具体信息内容。
1. 一种碳纳米管增强铜基复合材料，其特征在于：所述铜基复合材料按重量百分比包 括如下组分：经表面改性的碳纳米管1〜9%、石墨粉末2〜5%、Ti 3SiC2粉末6〜15%、 余量为铜粉末； 所述经表面改性的碳纳米管是将碳纳米管采用没食子酸水溶液改性得到的碳纳米管。
2. 根据权利要求1所述的铜基复合材料，其特征在于：所述经表面改性的碳纳米管经 以下方法制成：将碳纳米管加入到没食子酸水溶液中，分散均匀，静置，过滤，取滤渣进行真 空干燥，得到经表面改性的碳纳米管。
3. 根据权利要求2所述的铜基复合材料，其特征在于：所述没食子酸水溶液的浓度为 3 〜18 μ g/ml。
4. 根据权利要求2所述的铜基复合材料，其特征在于：所述碳纳米管的重量与没食子 酸水溶液的体积之比为0. 05〜0. 5g : 20〜60ml。
5. 根据权利要求2所述的铜基复合材料，其特征在于：所述碳纳米管为单壁碳纳米管 或多壁碳纳米管。
6. 根据权利要求2所述的铜基复合材料，其特征在于：所述静置的时间为12〜30h。
7. 根据权利要求2所述的铜基复合材料，其特征在于：所述真空干燥的温度为60°C〜 80°C ;所述真空干燥的时间为1〜3h。
8. -种如权利要求1〜7任一项所述铜基复合材料的制备方法，其特征在于，包括如 下步骤：（1)将碳纳米管加入到没食子酸水溶液中，分散均匀，静置，过滤，取滤渣进行真 空干燥，得到经表面改性的碳纳米管；（2)将经表面改性的碳纳米管与铜粉末、石墨粉末、 Ti3SiC2粉末进行球磨混粉，得复合粉末；（3)将复合粉末进行热压烧结，冷却，得碳纳米管 增强铜基复合材料。
9. 根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：所述步骤（2)中球磨采用玛瑙球和 玛瑙球罐，球磨转速为150〜300转/min，球磨时间为40〜60min。
10. 根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：所述步骤（3)中热压烧结的温度为 900〜1000°C，热压烧结的压力为25〜40MPa，热压烧结的时间为1〜4h。
一种碳纳米管增强铜基复合材料及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明属于复合材料的制备技术领域，涉及一种铜基复合材料，特别涉及一种碳 纳米管增强铜基复合材料及其制备方法。
背景技术
[0002] 碳纳米管自1991年被日本NEC公司的科学家Iijima发现以来，便以其独特的一 维结构和独特的电学、光学、储氢等性能深受广大学者的关注。碳纳米管具有极高的机械强 度、理想的弹性、低的热膨胀系数、尺寸小等优良的特性使其成了最具潜力的增强体材料。
[0003] 碳纳米管在增强高分子复合材料方面取得了很快的发展，但在增强金属基复合材 料方面还存在许多困难。这其中的主要困难在于碳纳米管像其它纳米材料一样具有很大的 长径比、比表面积和比表面能，存在很大的范德华力，容易聚集缠结，很难在金属基体中均 匀分散。另一方面，碳纳米管的表面活性较低，与金属基体的润湿性差，这造成了其与金属 基体之间的界面结合较差。这些因素会严重影响金属基复合材料的密度，及其力学、电学、 摩擦磨损等性能，尤其是电摩擦磨损性能。在金属复合材料领域中，铜基复合材料被广泛用 作电子元件材料、滑动材料、触头材料、热交换材料等。因此，碳纳米管在增强铜基复合材料 方面最受:关注。
[0004] 为解决以上问题，目前一些研究致力于先对碳纳米管进行改性镀铜或者镀镍，然 后再采用粉末冶金法制备碳纳米管增强铜基复合材料。但是对碳纳米管进行改性镀铜或镀 镍，工艺复杂，能耗大。也有一些研究致力于采用强酸或者混酸对碳纳米管进行预处理，但 是这种处理方式对碳纳米管具有一定的破坏作用，会将碳纳米管剪切为极短的碳纳米管， 破坏其长径比，且常需要较高温度和较长时间，同时处理时容易产生污染性的气体。
[0005] 中国发明专利申请CN101619426A公开了采用机械球磨将碳纳米管断裂成所需要 的碳纳米晶须，并对碳纳米管进行酸洗、烘干，然后与铜粉混合均匀，制备大块碳纳米晶须 增强铜复合材料。但是该增强铜复合材料中，碳纳米管的长径比遭到破坏，而碳纳米管较大 的长径比是增强基体性能的关键因素之一；同时预处理过程中产生了废酸。
[0006] 发明专利申请201310578266. X公开了一种碳纳米管表面改性及分散方法，首先 采用强碱和双氧水的混合溶液对碳纳米管的表面进行预处理，然后再用单宁酸对经预处理 的碳纳米管进行改性处理，得到分散良好的碳纳米管。但是，接枝的单宁酸（c 76h52o46)由于 结构较为复杂且分子量较大，使得碳纳米管表面引入了较多c、H、0杂质元素。同时该工艺 过程要先采用强碱和双氧水进行预处理，工艺繁琐，且强碱、强氧化剂的使用存在一定的安 全隐患。
发明内容
[0007] 本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种碳纳米管增强铜 基复合材料。该铜基复合材料由经表面改性的碳纳米管、石墨粉末、Ti3SiC2粉末和铜粉末 组成；其中经表面改性的碳纳米管是将碳纳米管经没食子酸水溶液改性制成，分散性好，杂 质含量低，且保持了完整的长径比。该铜基复合材料中各组分的性能产生共增强的作用，显 著提高了铜基复合材料的电摩擦磨损性能以及强度和抗冲击性，降低了铜基复合材料的密 度。
[0008] 本发明的再一目的是提供所述铜基复合材料的制备方法。
[0009] 为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
[0010] 本发明所述碳纳米管增强铜基复合材料，按重量百分比包括如下组分：经表面改 性的碳纳米管1〜9%、石墨粉末2〜5%、Ti 3SiC2粉末6〜15%、余量为铜粉末；
[0011] 所述经表面改性的碳纳米管是将碳纳米管采用没食子酸水溶液改性得到的碳纳 米管。
[0013]
[0014] 没食子酸通过自身酚羟基与碳纳米管表面缺陷位点发生结合，从而对碳纳米管进 行表面修饰，改善其分散性能，同时由于羧基及羟基等官能团的存在，还可在表面接枝更多 官能团及生物功能大分子；另一方面，没食子酸也可以通过非化学作用吸附于碳纳米管表 面。二者共同作用更有助于提高碳纳米管的分散性，且不会对碳纳米管发生剪切作用，造成 化学损伤。反之，直接将未处理的碳纳米管和铜粉末制成铜基复合材料，基体中会出现因碳 纳米管团聚而形成的孔隙，导致材料的综合性能降低，达不到很好的增强效果。
[0015] 申请人经多次实验发现，当铜基复合材料中各组分的重量百分比含量为经表面改 性的碳纳米管1〜9%、石墨粉末2〜5%、Ti 3SiC2粉末6〜15%、余量为铜粉末时，各组 分的性能可产生共增强的作用，且碳纳米管与铜基体之间形成较好的界面结合，进而增强 铜基复合材料的电摩擦磨损性能以及强度和耐冲击性。石墨具有保护铜基体，抗熔焊的作 用，虽然石墨与铜基体不润湿，但是石墨的加入会改变铜的电摩擦磨损机制，由纯铜的粘着 磨损转为复合材料的磨粒磨损，且石墨层片状结构，具有自润滑性，能在摩擦副之间形成碳 膜，从而起到减磨的作用。Ti 3SiC2与铜基体润湿性好，层片状结构在提高复合材料的电摩擦 磨损性能上起到很大的作用。碳纳米管具有超常的力学性能，当碳纳米管与铜基体之间形 成较好的界面结合，外界加载力时，应力会通过界面传递至碳纳米管，从而达到增强机体的 作用。优选地，铜基复合材料按重量百分比包括如下组分：经表面改性的碳纳米管3〜7%、 石墨粉末2〜4%、Ti 3SiC2粉末8〜12%、余量为铜粉末。最佳优选地，铜基复合材料按重 量百分比包括如下组分：经表面改性的碳纳米管5%、石墨粉末3%、Ti 3SiC2粉末10%、余 量为铜粉末。
[0016] 优选地，所述经表面改性的碳纳米管经以下方法制成：将碳纳米管加入到没食子 酸水溶液中，分散均匀，静置，过滤，取滤渣进行真空干燥，得到经表面改性的碳纳米管。
[0017] 优选地，所述没食子酸水溶液由去离子水配制，没食子酸水溶液中没食子酸的浓 度为3〜18 μ g/ml。没食子酸，一方面通过自身酚羟基与碳纳米管表面缺陷位点发生结合， 接枝官能团从而对碳纳米管进行表面修饰；另一方面，是利用其大η共轭结构与碳纳米管 发生π-π堆积作用，从而对碳纳米管进行修饰，提高碳纳米管的分散性。申请人经多次试 验发现，当没食子酸水溶液的浓度小于3 μ g/ml时，碳纳米管表面会由于未嫁接上更多的 官能团，从而影响其分散性的提高。随着没食子酸水溶液浓度的增大，碳纳米管表面吸附的 没食子酸的量会增加，当没食子酸水溶液的浓度大于18 μ g/ml时，碳纳米管表面吸附的没 食子酸的量超过其在水中的最大溶解度（11. 49 μ g/ml)，反而对没食子酸与碳纳米管之间 的η - η吸附作用产生非常不利的影响，使碳纳米管表面的没食子酸发生脱附，出现修饰 量降低的现象，无法起到提高碳纳米管分散性的作用。优选地，所述没食子酸水溶液的浓度 为5〜15 μ g/ml，最佳优选地，所述没食子酸水溶液的浓度为10 μ g/ml。
[0018] 优选地，所述碳纳米管的重量与没食子酸水溶液的体积之比为0. 05〜0. 5g: 20〜 60ml ;进一步优选为0· 05〜0· 2g:30〜50ml ;最佳优选为0· lg:40ml。
[0020] 优选地，所述静置的时间为12〜30h。没食子酸较强酸而言，性质较为温和，当静 置时间少于12h，反应时间过短，不利于没食子酸与碳纳米管的充分结合；当静置时间长于 30h，其修饰作用不再增加。进一步优选为20〜25h ;最佳优选为24h。
[0021] 优选地，所述真空干燥的温度为60°C〜80°C ;当真空干燥的温度低于60°C，干燥 效率低；当干燥温度高于80°C，会导致接枝官能团的损坏以及没食子酸与碳纳米管之间非 化学作用的减弱；进一步优选为60〜70°C，最佳优选为60°C。
[0022] 优选地，所述真空干燥的时间为1〜3h。当真空干燥时间少于lh，碳纳米管干燥 不完全，影响碳纳米管的性能及对其表征；当干燥时间长于3h，会导致接枝官能团的损坏 以及没食子酸与碳纳米管之间非化学作用的减弱。进一步优选为1〜2h，最佳优选为2h。
[0023] 通过以上对没食子酸水溶液浓度、碳纳米管的重量与没食子酸水溶液的体积之 t匕、静止时间、真空干燥温度和时间的优选，可以进一步提高经表面改性的碳纳米管的分散 性，同时降低碳纳米管的杂质含量，进而显著提高铜基复合材料的电摩擦磨损性能以及强 度和耐冲击性，降低其密度。
[0024] 本发明所述铜基复合材料的制备方法，包括如下步骤：（1)将碳纳米管加入到没 食子酸水溶液中，分散均匀，静置，过滤，取滤渣进行真空干燥，得到经表面改性的碳纳米 管；（2)将经表面改性的碳纳米管与铜粉末、石墨粉末、Ti 3SiC2粉末进行球磨混粉，得复合 粉末；（3)将复合粉末进行热压烧结，冷却，得碳纳米管增强铜基复合材料。
[0025] 优选地，所述步骤（2)中球磨采用玛瑙球和玛瑙球罐，球磨转速为150〜300转/ min,球磨时间为40〜60min。球墨转速低于150转/min,球磨时间低于40min，会导致复合 粉末混合不均，会使得后续的热压烧结过程中出现"偏析"现象；球墨转速高于300转/min， 球磨时间高于60min，对碳纳米管会有明显的剪切作用，降低碳纳米管的长径比。进一步优 选地，球磨转速为200转/min,球磨时间为50min。
[0026] 优选地，所述步骤（3)热压烧结的温度为900〜1000°C;当烧结温度低于900°C会 导致烧结不完整，铜颗粒之间不能形成结合牢固的烧结颈，达不到致密的目的；烧结温度高 于100(TC，会有Ti3SiC2热分解现象，会有脆相TiC生成。进一步优选为950°C。优选地，所 述步骤（3)中热压烧结的压力为25〜40MPa ;烧结压力低于25Mpa，复合材料致密过程中铜 颗粒之间的结合力弱，材料容易出现缺陷；烧结压力高于40Mpa，材料内应力大，容易导致 材料开裂。进一步优选地，热压烧结的压力为25〜30MPa，最佳优选为28MPa。
[0027] 优选地，所述步骤（3)中热压烧结的时间为1〜4h ;烧结时间短于lh，会导致烧结 不完整，各相之间不能形成良好的结合，起不到增强的作用；烧结时间长于4h，会存在铜颗 粒异常长大的现象，铜基体呈大片块状，增强相与铜基体之间的结合面减少，增强效果不理 想。进一步优选为1〜3h ;最佳优选为2h。
[0028] 与现有技术相比，本发明的有益效果：
[0029] (1)本发明所述铜基复合材料中，经表面改性的碳纳米管是将碳纳米管加入到没 食子酸水溶液中，分散均匀，静置，过滤，取滤渣进行真空干燥得到的。与未经没食子酸处理 过的碳纳米管相比，该经表面改性的碳纳米管分散性好，杂质含量低。其中碳纳米管分散性 好，与铜基体结合面积多，增强效果好；减少杂质能避免某些杂质元素导致基体晶粒异常长 大的现象。同时保持了碳纳米管的完整性，克服了传统强酸处理后碳纳米管的长径比严重 减小，碳纳米管高的长径比是其桥连作用形成的关键，尤其当材料受到外界拉应力时，长径 比高的碳纳米管能起到应力传递作用，降低应力集中，减少缺陷的出现。
[0030] (2)本发明铜基复合材料由经表面改性的碳纳米管、石墨粉末、Ti3SiC 2粉末和铜 粉末组成；同时控制各组分的重量百分比含量，使各组分的性能产生共增强的作用，显著提 高了铜基复合材料的电摩擦磨损性能以及强度和耐冲击性，降低了其密度。
[0032] 图1为碳纳米管（CNTs)经没食子酸水溶液处理前后的低倍率（X 10000) SEM图 像：a.未经没食子酸水溶液处理的SEM图；b.经没食子酸水溶液处理后的SEM图。
[0033] 图2为碳纳米管（CNTs)经没食子酸水溶液处理前后的高倍率（X50000)SEM图 像：a.未经没食子酸水溶液处理的SEM图；b.经没食子酸水溶液处理后的SEM图。
[0034] 图3为碳纳米管（CNTs)经没食子酸水溶液处理前的EDS图。
[0035] 图4为碳纳米管（CNTs)经没食子酸水溶液处理后的EDS图。
[0036] 图5为经不同浓度没食子酸水溶液处理后的碳纳米管傅里叶变换红外光谱图。
具体实施方式
[0037] 下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解 为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本 发明的范围。
[0038] 本发明实施例中涉及的多壁碳纳米管和单壁碳纳米管购于中国科学院成都有机 化学有限公司。
[0039] 实施例1
[0040] 将多壁碳纳米管加入到10μ g/ml的没食子酸水溶液中，分散均匀，其中碳纳米管 的重量与没食子酸水溶液的体积之比为0. lg :40ml ;静置24h，过滤，取滤渣在60°C下真空 干燥2h，得到经表面改性的碳纳米管。
[0041] 图1为碳纳米管（CNTs)经没食子酸水溶液处理前后的低倍率（X 10000) SEM图 像：a.未经没食子酸水溶液处理的SEM图；b.经没食子酸水溶液处理后的SEM图。图2为 碳纳米管（CNTs)经没食子酸水溶液处理前后的高倍率（X 50000) SEM图像：a.未经没食子 酸水溶液处理的SEM图；b.经没食子酸水溶液处理后的SEM图。从图1和2可以看出，未经 没食子酸水溶液处理的碳纳米管成团聚状或束装，分散性差；而经没食子酸水溶液处理后 的碳纳米管分散性得到很好的改善，在高倍率下可明显观察到许多单个的碳纳米管，同时 碳纳米管的平均长度与修饰前相比，变化不大，即保持了修饰前的长径比，未被剪短。从图 2上还可以看出，未经没食子酸水溶液处理的碳纳米管管壁上有较多明显可见的杂质，而经 没食子酸水溶液处理后，碳纳米管表面光洁度增加，杂质明显减少；表明本发明方法还可以 纯化碳纳米管。
[0042] 图3为碳纳米管（CNTs)经没食子酸水溶液处理前的EDS图。由图3可知，除C元 素外，还含有Na、Mg、K、Ca、Ni、S、C1、0、Cu多种杂质元素，其中Cu元素是测量过程中因铜 网的使用而造成的。图4为碳纳米管（CNTs)经没食子酸水溶液处理后的EDS图。由图4 可知，碳纳米管经没食子酸水溶液处理后，杂质元素大大减少，仅存在〇、Cu两种杂质元素， 其中Cu元素因测量过程中铜网的使用而不可避免，而0元素亦可能是由于测量环境而造成 的。图3和4进一步说明碳纳米管经没食子酸水溶液处理后，其所含的杂质大大减少。
[0043] 将本实施例1制备的经表面改性的碳纳米管0. lg均匀分散在100ml去离子水中， 静置5天后，在重力作用下沉淀逐渐增多，但碳纳米管之间仍然保持分散状态，没有发生团 聚；同时以未经改性的碳纳米管做对比，静置1天后即出现沉淀，且碳纳米管之间发生团聚 现象，表明实施例1制备的经表面改性的碳纳米管具有优异的分散性。
[0044] 实施例2
[0045] 将单壁碳纳米管加入到3 μ g/ml的没食子酸水溶液中，分散均匀，其中碳纳米管 的重量与没食子酸水溶液的体积之比为0. 5g :60ml ;静置12h，过滤，取滤渣在70°C下真空 干燥lh，得到经表面改性的碳纳米管。
[0046] 将本实施例制备的经表面改性的碳纳米管0. lg均匀分散在100ml去离子水中， 静置3天后，在重力作用下沉淀逐渐增多，但碳纳米管之间仍然保持分散状态，没有发生团 聚。表明实施例2制备的经表面改性的碳纳米管具有优异的分散性。
[0047] 实施例3
[0048] 将多壁碳纳米管加入到18μ g/ml的没食子酸水溶液中，分散均匀，其中碳纳米管 的重量与没食子酸水溶液的体积之比为0. 05g :20ml ;静置30h，过滤，取滤渣在80°C下真空 干燥3h，得到经表面改性的碳纳米管。
[0049] 将本实施例制备的经表面改性的碳纳米管0. lg均匀分散在100ml去离子水中， 静置2天后，在重力作用下沉淀逐渐增多，但碳纳米管之间仍然保持分散状态，没有发生团 聚。表明实施例2制备的经表面改性的碳纳米管具有优异的分散性。
[0050] 由实施例1〜3可知，实施例1制备的经表面改性的碳纳米管静置5天后才在重 力的作用下逐渐生成沉淀，且碳纳米管之间仍然很好的保持分散状态，没有发生团聚，而实 施例2和3制备的经表面改性的碳纳米管在2〜3天后即逐渐在重力作用下生成沉淀，因 此实施例1所述的方法明显优于实施例2和3所述的方法。
[0051] 实施例4
[0052] 在实施例1的基础上讨论没食子酸水溶液的浓度对碳纳米管分散性的影响。
[0053] 改变没食子酸水溶液的浓度为5 μ g/ml、20 μ g/ml，其余均同实施例1，分别得到 经表面改性的碳纳米管。
[0054] 将本实施例制备的经表面改性的碳纳米管（5 μ g/ml) 0. lg均匀分散在100ml去离 子水中，静置3天后，在重力作用下沉淀逐渐增多，但碳纳米管之间仍然保持分散状态，没 有发生团聚。
[0055] 将本实施例制备的经表面改性的碳纳米管（20 μ g/ml) 0. lg均匀分散在100ml去 离子水中，静置1天后，在重力作用下沉淀逐渐增多，碳纳米管逐渐发生轻微的团聚现象。 表明当没食子酸水溶液的浓度为20 μ g/ml时，其对碳纳米管的修饰作用明显降低。
[0056] 图5为经不同浓度没食子酸水溶液处理后的碳纳米管傅里叶红外光谱图。同时采 用未经没食子酸水溶液处理的碳纳米管（纯CNTS)做对比。从图4可以看出，未经没食子 酸水溶液处理的碳纳米管的傅里叶变换红外光谱图峰形较宽并且峰值较弱；而经没食子酸 水溶液（5 μ g/ml、10 μ g/ml)处理后的碳纳米管在3430(^1和1640CHT1附近出现较强的吸 收峰，分别属于-0-H的伸缩振动吸收峰和弯曲振动吸收峰，其中10 μ g/ml的峰值最强；由 此可见碳纳米管表面嫁接了更多的官能团或者是没食子酸通过非化学作用吸附于碳纳米 管表面，从而提高了碳纳米管的分散性。而继续增大没食子酸水溶液的浓度至20 μ g/ml， 3430CHT1和1640CHT1附近的吸收峰已基本同未经没食子酸水溶液处理的碳纳米管，这是由 于碳纳米管表面吸附的没食子酸的量超过其在水中的最大溶解度，从而对没食子酸与碳纳 米管之间的η-η吸附作用产生非常不利的影响，使碳纳米管表面的没食子酸发生脱附， 出现修饰量降低的现象，进而影响碳纳米管的分散性。
[0057] 根据实施例4可知，经10 μ g/ml没食子酸水溶液处理的碳纳米管，静置五天后才 在重力的作用下逐渐生成沉淀，且碳纳米管之间仍然保持很好的分散状态，没有发生团聚， 而经5 μ g/ml没食子酸水溶液处理后的碳纳米管在3天后即逐渐在重力作用下生成沉淀， 经20 μ g/ml没食子酸水溶液处理后的碳纳米管静置1天后，在重力作用下沉淀逐渐增多， 碳纳米管逐渐发生轻微的团聚现象。同时根据傅里叶红外光谱图可知，经10 μ g/ml没食 子酸水溶液处理后的碳纳米管表面具有更多的官能团，从而进一步提高了碳纳米管的分散 性。综上，20 μ g/ml与5 μ g/ml和10 μ g/ml相比，差异明显，取得了预料不到的效果，因此 10 μ g/ml为本发明没食子酸水溶液的最佳浓度。
[0058] 实施例5
[0059] 取实施例1制得的经表面改性的碳纳米管；(2)按重量份计，采用玛瑙球和玛瑙 球罐将5份碳纳米管、3份石墨粉末、10份Ti 3SiC2粉末、82份铜粉末进行球磨混粉，转速为 200转/min,球磨时间为50min，使粉末混合均勻，得复合粉末；(3)将复合粉末进行热压烧 结2h，热压烧结的温度为950°C、压力为28MPa，随炉冷却，得碳纳米管增强铜基复合材料。
[0060] 实施例6
[0061] 取实施例2制得的经表面改性的碳纳米管；(2)按重量份计，采用玛瑙球和玛瑙 球罐将1份碳纳米管、5份石墨粉末、15份Ti3SiC2粉末、79份铜粉末进行球磨混粉，转速为 150转/min，球磨时间为60min，使粉末混合均匀，得复合粉末；(3)将复合粉末进行热压烧 结3h，热压烧结的温度为900°C、压力为40MPa，随炉冷却，得碳纳米管增强铜基复合材料。
[0062] 实施例7
[0063] 取实施例1制得的经表面改性的碳纳米管；（2)按重量份计，采用玛瑙球和玛瑙球 罐将9份碳纳米管、2份石墨粉末、6份Ti 3SiC2粉末、83份铜粉末进行球磨混粉，转速为200 转/min，球磨时间为50min，使粉末混合均匀，得复合粉末；(3)将复合粉末进行热压烧结 2h，热压烧结的温度为950°C、压力为28MPa，随炉冷却，得碳纳米管增强铜基复合材料。
[0064] 对比例
[0065] (1)取实施例1制得的经表面改性的碳纳米管；（2)按重量份计，采用玛瑙球和玛 瑙球罐将10份碳纳米管、7份石墨粉末、5份Ti3SiC2粉末、78份铜粉末进行球磨混粉，转速 为200转/min,球磨时间为50min，使粉末混合均勻，得复合粉末；（3)将复合粉末进行热 压烧结2h，热压烧结的温度为950°C、压力为28MPa，随炉冷却，得碳纳米管增强铜基复合材 料。
[0066] 采用阿基米德法测量上述实施例和对比例制备的铜基复合材料的密度、致密度， 并测量其布氏硬度、抗拉强度和抗压强度，其结果如表1所示。
[0067] 表1实施例5〜7以及对比例的实验结果
[0068]
[0069] 由表1结果可知，实施例5制备的铜基复合材料与实施例6和7制备的铜基复合材 料相比，其布氏强度分别提高了 3. 6HBW、23HBW ;抗拉强度分别提高了 34. 78MPa、55. 03MPa ; 抗压强度分别提高了 11. 4MPa、133. 8MPa。因此，实施例5制备的铜基复合材料相对于实施 例6和实施例7制备的铜基复合材料，具有更加优异的硬度和耐冲击性，实施例5为本发明 铜基复合材料的最佳实施方式。而对比例制备的铜基复合材料，其布氏强度仅为24. 7HBW、 抗拉强度仅为15MPa、抗压强度仅为59. 5MPa，呈脆性断裂。由此可知，只有当铜基复合材料 的组成按重量百分比计为碳纳米管1〜9%、石墨粉末2〜5%、Ti3SiC 2粉末6〜15%、余 量为铜粉末时，才能达到本发明所述的效果。
[0070] 试验例
[0072] 表2实施例5制备的铜基复合材料的电摩擦磨损性能
[0073]
[0074]
[0075] 由表2可知，实施5制备的铜基复合材料在载荷10N、滑动速度25Km/h、电流0A的 条件下，磨损量仅为〇. 〇〇7g，摩察系数仅为0. 18 ;在载荷30N、滑动速度40Km/h、电流25A的 条件下，磨损量也只有〇. 〇27g，摩察系数仅为0. 14。由此可知，本发明所述的铜基复合材料 不仅具有很好的强度及耐冲击性，同时具有优异的电摩擦磨损性能。
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