本發(fā)明涉及金屬鋁表面處理及高導(dǎo)熱復(fù)合薄膜技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種具有高導(dǎo)熱性能鋁基鍍銅石墨烯薄膜復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)：
由于鋁及其合金具有比重小，可塑性強，加工性能優(yōu)良，價格便宜，是熱的良導(dǎo)體被廣泛應(yīng)用于空調(diào)散熱片，計算機散熱器，冷卻塔，LED模塊散熱組件等領(lǐng)域。然而隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展各類電子產(chǎn)品的功能越來越強大，功能強大的電子產(chǎn)品伴隨著大功率的電子元件，如高功率的筆記本電腦CPU處理器，大功率筆記本電腦顯卡，高功率LED等電子產(chǎn)品，這些電子產(chǎn)品在正常工作條件下會放出大量的熱量需要及時散發(fā)出去，目前使用的散熱材料已經(jīng)不能完全滿足這些大功率電子產(chǎn)品的要求。因此需要開發(fā)新的散熱組件或者改造現(xiàn)有散熱材料。在新型散熱組件未開發(fā)出來之前，提高材料自身的導(dǎo)熱系數(shù)就是一種行之有效的方法。在現(xiàn)有的改造鋁及其合金材料的方法中有往熔融狀態(tài)下鋁材中添加導(dǎo)熱系數(shù)優(yōu)良的材料以提高鋁材的導(dǎo)熱系數(shù)，但熔融狀態(tài)下鋁和大部分的材料都不相互潤濕，這些材料在鋁材中不能很好的分散，從而很難應(yīng)用到導(dǎo)熱材料中來。目前，石墨烯是世界上已經(jīng)發(fā)現(xiàn)導(dǎo)熱能力最強的材料，其導(dǎo)熱系數(shù)可以高達6000W/mK以上,其他導(dǎo)熱系數(shù)較高的金屬有銀、銅、金，出于比重大和價格昂貴的原因這些金屬材料的應(yīng)用受到了限制。通過在鋁材表面電鍍銅負載石墨烯制備銅石墨烯薄膜導(dǎo)熱材料以提高鋁材整體的導(dǎo)熱系數(shù)，既可以提高鋁材散熱能力又不會大量增加材料自身的重量，是一種行之有效的解決電子產(chǎn)品的散熱難題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種具有高導(dǎo)熱性能鋁基鍍銅石墨烯薄膜復(fù)合材料及其制備方法。這種制備方法對設(shè)備要求不高，操作方便，工藝路線明確，薄膜厚度可控。實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是：一種具有高導(dǎo)熱性能鋁基鍍銅石墨烯薄膜復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟：1）鋁基材試樣在65℃的除油液中除油3分鐘，并用清水清洗干凈；2）除油后的試樣在25℃的出光液中出光2分鐘，并用清水清洗干凈；3）出光后的試樣在25℃的一次浸鋅液中浸鋅2分鐘，并用清水清洗干凈；4）一次浸鋅后的試樣在25℃的二次浸鋅液中浸鋅中浸鋅2分鐘，并用清水清洗干凈；5）二次浸鋅后的試樣在25℃的打底銅鍍液中直流電鍍5分鐘，電流密度1-4A/dm2，極距5cm，并用清水清洗干凈；6）鍍銅后的試樣在在25℃復(fù)合鍍銅石墨烯鍍液中雙向脈沖電鍍20-40分鐘，電流密度1-4A/dm2，極距5cm，并用清水清洗干凈。步驟1）所述的除油液：碳酸鈉20-60g/L、磷酸三鈉30-80g/L。步驟2）所述的出光液：硝酸300-800ml/L、氫氟酸50-300ml/L。步驟3）所述的一次浸鋅液：氫氟酸80-200ml/L、硼酸30-120g/L、氧化鋅2-10g/L；步驟4）所述的二次浸鋅液：氫氧化鈉120-200g/L、檸檬酸三鈉10-20g/L、七水合硫酸鋅55-75g/L、六水合硫酸鎳25-50g/L、三氯化鐵1-4g/L、四水合酒石酸鈉鉀90-150g/L、硫脲8g/L。步驟5）所述的打底銅鍍液：五水硫酸銅40-100g/L、硼酸10-12g/L、乙二胺四乙酸二鈉15-25g/L、硫酸銨5-15g/L、OP-105-20mg/L。步驟5）所述底銅的厚度為0.8-1.2μm。步驟6）所述的脈沖電源參數(shù)：頻率1000Hz，正向800ms，反向200ms，占空比100%。步驟6）所述的復(fù)合鍍銅石墨烯鍍液：焦磷酸銅70-120g/L,焦磷酸鉀300-400g/L,氨水1-5ml/L,檸檬酸銨10-20g/L，羧甲基纖維素0.3-0.6g/L，聚丙烯酸（3000）0.01-0.03g/L，5%石墨烯漿料5-20g/L。步驟6）所述銅石墨烯復(fù)合薄膜為4-6μm。制得的產(chǎn)品的測試方法，是：1）規(guī)格為5mm×10mm×10mm復(fù)合鍍試樣在導(dǎo)熱測試儀中測試試樣的導(dǎo)熱系數(shù)，分析鋁基復(fù)合材料的導(dǎo)熱能力；2)試樣在3.5%的氯化鈉溶液中測試塔菲爾曲線，分析試樣薄膜的耐腐蝕性能；3）用銼刀把試樣表面的鍍層薄膜分成1mm×1mm的小格子，用透明膠帶粘在格子上面粘牢，然后撕下，重復(fù)幾次檢驗薄膜和鋁基材的結(jié)合力。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：1、本發(fā)明方法首次使用了由酸性浸鋅直接過度到堿性浸鋅的方法，分別是一次浸鋅在酸性浸鋅液中浸鋅，提高了浸鋅的結(jié)合位點，在進行二次浸鋅前不需要進行退鋅，簡化了浸鋅步驟。2、本發(fā)明方法使用了硫酸銅作為打底鍍銅提供銅離子，復(fù)合鍍層的銅離子則由焦磷酸銅提供，提高了復(fù)合鍍層的穩(wěn)定性。3、本發(fā)明方法通過對鋁材進行表面處理的方法提高其導(dǎo)熱系數(shù)。4、本發(fā)明方法首次使用銅石墨烯復(fù)合電沉積到鋁基體表面提高了鋁材的導(dǎo)熱系數(shù)。5、本發(fā)明方法首次使用了雙向脈沖電沉積技術(shù)在鋁基材表面電沉積銅石墨烯復(fù)合材料。附圖說明圖1(A)為實施例步驟6）試樣電鍍了底銅后的試樣顏色較淺而且且明亮，圖1(B)為鋁基/銅石墨烯試樣，試樣明顯比鍍前的底銅顏色要深。圖2為原料中石墨烯漿料25000倍掃描電子顯微鏡（SEM）圖譜，可以看到單層的石墨烯片。圖3為原料中石墨烯漿料的高倍透射電子顯微鏡（TEM）圖譜，可以看到單層的石墨烯片。圖4為鋁基/銅石墨烯試樣截面與表面的EDS能譜，能譜線掃描顯示截面鋁基材的碳含量比較少，表面碳含量比較高,鋁/銅石墨烯試樣表面碳原子百分含量為2.3%，表面碳含量為復(fù)合鍍層的石墨烯含量。具體實施方式實施例：一種具有高導(dǎo)熱性能鋁基鍍銅石墨烯薄膜復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟：1）鋁基材試樣在65℃的除油液中除油3分鐘，并用清水清洗干凈。除油液：碳酸鈉40g/L、磷酸三鈉50g/L2）除油后的試樣在25℃的出光液中出光2分鐘，并用清水清洗干凈。出光液：硝酸500ml/L、氫氟酸100ml/L3）出光后的試樣在25℃的一次浸鋅液中浸鋅2分鐘，并用清水清洗干凈。一次浸鋅液：氫氟酸155ml/L、硼酸75g/L、氧化鋅6.5g/L4）一次浸鋅后的試樣在25℃的二次浸鋅液中浸鋅中浸鋅2分鐘，并用清水清洗干凈。二次浸鋅液：氫氧化鈉185g/L、檸檬酸三鈉15g/L、七水合硫酸鋅65g/L、六水合硫酸鎳35g/L、三氯化鐵2.5g/L、四水合酒石酸鈉鉀110g/L、硫脲8g/L5）二次浸鋅后的試樣在25℃的打底銅鍍液中直流電鍍5分鐘，電流密度1.5A/dm2，極距5cm，鍍層厚度0.7μm，并用清水清洗干凈。打底銅鍍液：五水硫酸銅80g/L、硼酸12g/L、乙二胺四乙酸二鈉20g/L、硫酸銨10g/L、OP-1010mg/L6）鍍銅后的試樣在在25℃復(fù)合鍍銅石墨烯鍍液中雙向脈沖電鍍5分鐘，電流密度1.5A/dm2，極距5cm，鍍層厚度5.6μm，并用清水清洗干凈。脈沖電源參數(shù)：頻率：1000Hz，正向800ms，反向200ms，占空比100%；復(fù)合鍍銅石墨烯鍍液：焦磷酸銅85g/L,焦磷酸鉀350g/L,氨水3ml/L,檸檬酸銨15g/L，羧甲基纖維素0.5g/L，聚丙烯酸（3000）0.02g/L，5%的石墨烯漿料10g/L。產(chǎn)品測試：1）將規(guī)格為5mm×10mm×10mm鋁基材、鋁基/底銅試樣和鋁基/銅石墨烯試樣分別在導(dǎo)熱測試儀中測試試樣的導(dǎo)熱系數(shù)，其導(dǎo)熱系數(shù)分別為：210W/(m·K)、320W/(m·K)、470W/(m·K).2)打底鍍銅后的試樣和復(fù)合鍍試樣分別在3.5%的氯化鈉溶液中塔菲爾測試，其腐蝕電位和腐蝕電流密度基本相等，試樣薄膜的耐腐蝕性能未發(fā)生根本性改變。3）用銼刀把試樣表面的鍍層薄膜分成1mm×1mm的小格子，用透明膠帶粘在格子上面粘牢，然后撕下，重復(fù)五次小格子未脫落說明薄膜與鋁基材的結(jié)合力良好。