高导热导电氮化硼铜复合材料的制备方法

本发明涉及复合材料制造的，具体涉及一种高导热导电氮化硼铜复合材料的制备方法。

背景技术：

1、纯金属一直被认为具有室温下最低的电导率，自约100年前首次正式记录铜的电导率以来，大量的对铜金属进行高度提炼的研究只提高了约3％的导电率，目前广泛推行的国际退火铜标准(iacs)记录纯铜室温下的电导率为5.8×107s/m，在金属中仅银的电导率优于铜(约108％iacs)，但是银的成本过于高昂，因此铜基材料一直作为主要的导电材料进行使用。

2、为提高铜基材料的导电性，通过提高纯度、减少晶界和降低缺陷等制备高纯度铜的方法已经逐渐接近物理极限，并且成本显著提高，技术要求也越来越苛刻；而添加其他合金材料(如锡、稀土元素等)，也多存在由于工艺不稳定或铜基体晶格畸变造成电导率下降的现象，存在一定的局限性；利用金属铜与新材料复合，制备高导热导电铜基复合材料，吸引了广泛研究。

3、六方氮化硼(h-bn)是由氮原子和硼原子组成的六方层状结构，层内原子以sp2杂化相连接，层间以范德华力结合，其机构与石墨十分相似，外观上为松散、润滑、易吸潮、质轻等形状的白色粉末，因此有着“白色石墨”之称。单层的六方氮化硼纳米片(bnns)的理论导热系数可达1700-2000w/mk，除了优良的导热性能外，六方氮化硼基复合材料的弹性模数提高到70-80gpa，抗弯强度达到200mpa以上。因其特殊的二维结构和有益的性能，六方氮化硼在提高材料机械性、保持铜高导电导热性方面仍有着不错的优势，成为铜基复合材料的极佳增强材料，六方氮化硼增强铜基材料已应用于汽车和航空航天工业。

4、但是六方氮化硼和铜之间的浸润性很差，两者之间的界面结合性差，造成材料强度降低。在复合材料的制备过程中，常会破坏六方氮化硼的结构，而六方氮化硼优异的性能强烈依赖于完整的结构。因此得到的六方氮化硼复合材料的性能往往与理论值相差甚远，并且由于弹性不相容性而降低了金属基体的力学与电学性，所以解决六方氮化硼铜复合材料制备过程中六方氮化硼层状均匀分散是较为关键的问题。

技术实现思路

1、本发明提出了一种高导热导电氮化硼铜复合材料的制备方法，其包括有以下步骤：

2、s1：在铜箔的两侧表面上沉积多层六方氮化硼以形成单元材料六方氮化硼包覆铜箔；

3、s2：将步骤s1中生成的所述六方氮化硼包覆铜箔置于热压腔室内，并且所述六方氮化硼包覆铜箔不少于两块，将不少于两块的所述六方氮化硼包覆铜箔叠层后放入热压模具中，采用叠层热压工艺，将六方氮化硼包覆铜箔叠层热压成型，以得到高导热导电的氮化硼铜复合材料。

4、本发明的进一步设置为：步骤s1中的所述六方氮化硼包覆铜箔厚度为10-100μm。

5、本发明的进一步设置为：步骤s1中在铜箔上沉积包覆六方氮化硼的层数为1-20层。

6、本发明的进一步设置为：所述热压室内加热至600-1100℃，加热时间为20-100min，然后恒温保温20-100min，保温结束后冷却至室温，冷却时间为20-100min。

7、本发明的进一步设置为：所述热压腔室内先加压至20-200mpa，加压时间为20-100min，然后恒压20-100min，恒压结束后减压至0mpa，减压时间为20-100min。

8、本发明的进一步设置为：所述热压腔室内维持真空或充入氩气进行保护。

9、本发明的有益效果为：利用六方氮化硼包覆铜箔为基体材料，通过叠层热压，制备出的六方氮化硼铜复合材料更加致密、组织均匀、界面结合良好，性能稳定，具有较高的导热和导电性能。同时，本方法工艺可控性好，易于规模化生产。

技术特征：

1.一种高导热导电氮化硼铜复合材料的制备方法，其特征在于：包括有以下步骤：

2.根据权利要求1所述的高导热导电氮化硼铜复合材料的制备方法，其特征在于：步骤s1中的所述六方氮化硼包覆铜箔厚度为10-100μm。

3.根据权利要求1所述的高导热导电氮化硼铜复合材料的制备方法，其特征在于：步骤s1中在铜箔上沉积包覆六方氮化硼的层数为1-20层。

4.根据权利要求1所述的高导热导电氮化硼铜复合材料的制备方法，其特征在于：所述热压室内加热至600-1100℃，加热时间为20-100min，然后恒温保温20-100min，保温结束后冷却至室温，冷却时间为20-100min。

5.根据权利要求1所述的高导热导电氮化硼铜复合材料的制备方法，其特征在于：所述热压腔室内先加压至20-200mpa，加压时间为20-100min，然后恒压20-100min，恒压结束后减压至0mpa，减压时间为20-100min。

6.根据权利要求1所述的高导热导电氮化硼铜复合材料的制备方法，其特征在于：所述热压腔室内维持真空或充入氩气进行保护。

技术总结
本发明公开了一种高导热导电氮化硼铜复合材料的制备方法，涉及复合材料制造的技术领域，本发明旨在解决制备出结合良好、高导热导电性能的六方氮化硼铜复合材料的问题，本发明包括有以下步骤：S1：在铜箔的两侧表面上沉积多层六方氮化硼以形成单元材料六方氮化硼包覆铜箔；S2：将步骤S1中生成的所述六方氮化硼包覆铜箔置于热压腔室内，并且所述六方氮化硼包覆铜箔不少于两块，将不少于两块的所述六方氮化硼包覆铜箔叠层后放入热压模具中，采用叠层热压工艺，将六方氮化硼包覆铜箔叠层热压成型，以得到高导热导电的氮化硼铜复合材料。

技术研发人员：张跃,朱棋,廖庆亮,赵璇,孙嘉彬,刘欢,钟雪亮,殷君豪,袁政,翁帆,张玉龙
受保护的技术使用者：北京科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/11/7