用于在碳纳米管上电镀铜的镀液的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种电锻铜液，具体设及一种用于在碳纳米管上电锻铜的锻液。
【背景技术】
[0002] 金属侣因质轻、化学性能稳定、可塑性强化及良好的热导率因而常作为散热片，但 是随着社会科技的发展，人们对散热片的要求越来越高，常规的金属材料很难满足其要求。 碳纳米管因超高的热导率（2000W/(m，K))而被广泛应用于复合材料，其加入复合材料中就 可显著提高材料的热导率。但是，碳纳米管作为一种惰性材料，与基体金属的润湿性较差， 已有的研究表明，通过在碳纳米管上锻儀、锻铜等可W有效改善它们之间的润湿性。相比儀 (90W/(m-K))而言，铜的室溫热导率达400W/(m-K)，为儀的四倍多。目前，在碳纳米管上 进行锻铜还局限于化学锻，并未见有采用电锻及配套使用的电锻液的相关报道。
【发明内容】
[0003] 本发明要解决的技术问题是提供一种用于在碳纳米管上电锻铜的锻液。本发明所 述锻液组成简单，使用该锻液对碳纳米管进行电锻铜，可W获得在碳纳米管上均匀包覆纳 米铜颗粒的复合材料。
[0004] 本发明所述的用于在碳纳米管上电锻铜的锻液，该锻液为铜盐、晶粒细化剂和络 合剂的水溶液，具体组成为： 阳0化]铜盐5~50g/l、晶粒细化剂0. 1~1. 5g/l、络合剂5~50g/l、余量为水。
[0006] 优选地，本发明所述锻液的组成为：
[0007] 铜盐10~40g/l、晶粒细化剂0. 2~1. 5g/l、络合剂15~40g/l、余量为水。
[0008] 上述技术方案中，所述的铜盐可W是五水合硫酸铜，或者是五水合硫酸铜和二 水合氯化铜的组合物，此时二水合氯化铜在铜盐中所占的比例为《lOwt%，优选为4~ 8wt% 〇
[0009] 上述技术方案中，所述的晶粒细化剂为选自氯化钢、氯化铜、氯化钟、氯化锭和乙 二醇中的一种或任意两种W上的组合。当晶粒细化剂的选择为其中任意两种W上的组合 时，它们之间的配比可W为任意配比。
[0010] 上述技术方案中，所述的络合剂为选自巧樣酸盐、酒石酸盐和邸TA盐中的一种或 任意两种W上的组合。其中，所述的巧樣酸盐具体可W是二水合巧樣酸Ξ钢或巧樣酸Ξ锭， 所述的酒石酸盐具体可W是二水合酒石酸钢或四水合酒石酸钟钢，所述的邸TA盐具体可 W是邸TA二钢或邸TA二钟。
[0011] 本发明所述技术方案中，碳纳米管可W是在不同基材上生长的碳纳米管，如在侣 基、铁基、铜基、不诱钢基等基材上生长的碳纳米管，也可W是在碳纸或碳布上生长的碳纳 米管。
[0012] 本发明所述锻液的配制方法与现有技术相同，具体地，按配比称取相应量的各组 分，加少量水溶解，再用水定容至1L即可。
[0013] 采用本发明所述锻液对碳纳米管进行电锻儀的电锻工艺与现有常规工艺相同，具 体地，在锻儀前对碳纳米管先进行常规预处理，包括去胶和/或锻前氧化处理等。电锻时， W铜板和/或铜棒为阳极材料，电流密度为0. 1~2A/血2,电锻的溫度通常为5~60°C，电 锻时间为0. 5~5min。
[0014] 采用本发明锻液对碳纳米管进行电锻后所得的材料可W作为包括侣基、铜基等复 合材料的增强相。
[0015] 与现有技术相比，本发明的特点在于：
[0016] 1、提供了一种在碳纳米管上电锻铜的锻液，该锻液仅由铜盐、晶粒细化剂及络合 剂组成，配方简单。
[0017] 2、采用本发明所述特定组成和配比的电锻液可W使纳米铜颗粒非常均匀地包覆 在碳纳米管表面，且包覆在碳纳米管表面的纳米铜颗粒粒度在34~38nm;所得材料可W作 为包括侣基、铜基等复合材料的增强相，最终提高复合材料的导热性能。
[001引 3、本发明所述锻液不仅可W采用恒电位仪进行电锻，W廉价的铜板和/或铜棒作 为对电极，两极板的距离只要不接触即可，还可W使用CHI690电化学工作站上的CV法进行 电锻。
【附图说明】
[0019] 图1为本发明中进行电锻前的侣基碳纳米管（即作为电锻工件的侣基碳纳米管） 的结构示意图；
[0020] 图2为按本发明实施例1所述工艺电锻后所得的侣基碳纳米管复合材料的结构示 意图；
[0021] 图3为按本发明中进行电锻前的侣基碳纳米管（即作为电锻工件的侣基碳纳米 管）上的碳纳米管的沈Μ图；
[0022] 图4为按本发明中进行电锻前的侣基碳纳米管（即作为电锻工件的侣基碳纳米 管）上的碳纳米管的ΤΕΜ图；
[0023] 图5为按本发明实施例1所述工艺电锻后所得的复合材料中表面包覆有铜颗粒的 碳纳米管的沈Μ图；
[0024] 图6为按本发明对比例1所述工艺电锻后所得的复合材料中表面包覆有铜颗粒的 碳纳米管的沈Μ图。 阳0巧]图中标号为：
[00%] 1侣锥；2碳纳米管；3铜颗粒。
【具体实施方式】
[0027] 下面结合具体实施例对本发明作进一步的详述，W更好地理解本发明的内容，但 本发明并不限于W下实施例。 阳0測 实施例1
[0029] 1)将侣基碳纳米管（其结构如图1所示，其中1为侣锥，2为碳纳米管；所述碳纳 米管的电镜扫描图如图3示，ΤΕΜ图如图4所示）浸泡于酒精中30min去胶，再将去胶后的 侣基碳纳米管在室溫下进行水洗；
[0030] 2)将处理后的侣基碳纳米管进行电锻铜，锻液的组成及电锻工艺如下：
[0031]
[0032] 电锻后所得的表面包覆有纳米铜颗粒3的侣基碳纳米管复合材料如图2所示，其 中1为侣锥，3为铜颗粒；所得材料中表面包括有纳米铜颗粒3的碳纳米管的电镜扫描图如 图5示，由图5可W看出碳纳米管上均匀地包覆了一层纳米铜颗粒3,纳米铜颗粒的晶粒尺 寸约为34~38nm。
[0033] 对比例
[0034] 重复实施例1，与实施例1不同的是，在锻液的组成中加入表面活性剂（十二烷基 硫酸钢），表面活性剂在锻液中的浓度为0. 2g/L。
[0035] 电锻后所得材料中表面包括有纳米铜颗粒的碳纳米管的电镜扫描图如图6示，由 图6可W看出碳纳米管上均匀地包覆了一层纳米铜颗粒，纳米铜颗粒的晶粒尺寸大约为 34 ~36nm。
[0036] 实施例2
[0037] 1)将侣基碳纳米管于烘箱中250°C热处理30min去胶，而后浸泡于酒精和去离子 水中各lOmin，使侣基碳纳米管充分润湿；
[0038] 2)将处理后的侣基碳纳米管进行电锻铜，锻液的组成及电锻工艺如下：
[0039]
W40] 实施例3
[0041] 1)将侣基碳纳米管浸泡于丙酬中50min去胶，再将去胶后的侣基碳纳米管在室溫 下进行水洗；
[0042] 3)将处理后的侣基碳纳米管进行电锻铜，锻液的组成及电锻工艺如下：
[0043]
[0044] 实施例4
[0045] 1)将侣基碳纳米管置于烘箱中250°C热处理化来去胶，再将去胶后的侣基碳纳米 管在室溫下进行水洗；
[0046]。将处理后的侣基碳纳米管进行电锻铜，采用立电极体系，循环伏安（CV)电位区 间为-1. 2V~0V，扫描速率50mV/s，循环次数5次；锻液的组成及电锻工艺如下：
[0047]
【主权项】
1. 用于在碳纳米管上电镀铜的镀液，其特征在于：该镀液为铜盐、晶粒细化剂和络合 剂的水溶液，具体组成为： 铜盐5~50g/L、晶粒细化剂0· 1~1. 5g/L、络合剂5~50g/L、余量为水。2. 根据权利要求1所述的用于在碳纳米管上电镀铜的镀液，其特征在于：所述镀液的 组成为： 铜盐10~40g/L、晶粒细化剂0· 2~1. 5g/L、络合剂15~40g/L、余量为水。3. 根据权利要求1或2所述的用于在碳纳米管上电镀铜的镀液，其特征在于：所述的 铜盐为五水合硫酸铜，或者是五水合硫酸铜和二水合氯化铜的组合物，其中二水合氯化铜 在铜盐中所占的比例为彡l〇wt%。4. 根据权利要求1或2所述的用于在碳纳米管上电镀铜的镀液，其特征在于：所述的 晶粒细化剂为选自氯化钠、氯化铜、氯化钾、氯化铵和乙二醇中的一种或任意两种以上的组 合。5. 根据权利要求1或2所述的用于在碳纳米管上电镀铜的镀液，其特征在于：所述的 络合剂为选自柠檬酸盐、酒石酸盐和Η)ΤΑ盐中的一种或任意两种以上的组合。
【专利摘要】本发明公开了一种用于在碳纳米管上电镀铜的镀液，该镀液为铜盐、晶粒细化剂和络合剂的水溶液，具体组成为：铜盐5～50g/L、晶粒细化剂0.1～1.5g/L、络合剂5～50g/L、余量为水。本发明所述镀液仅由铜盐、晶粒细化剂及络合剂组成，配方简单；采用本发明所述特定组成和配比的电镀液可以使纳米铜颗粒非常均匀地包覆在碳纳米管表面，且包覆在碳纳米管表面的纳米铜颗粒粒度在34～38nm。
【IPC分类】C25D3/38
【公开号】CN105332016
【申请号】CN201510825080
【发明人】黄有国, 范海林, 李庆余, 王红强, 顾慈兵, 孙铭雪, 陈肇开, 胡丽娜, 王龙超
【申请人】广西师范大学
【公开日】2016年2月17日
【申请日】2015年11月24日