[发明专利]一种金属材料或金属复合材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种金属材料或金属复合材料的制备方法，具体涉及补入酚醛树脂粉末制备金属材料或金属复合材料的方法。所述制备方法包括两套方案；方案一为：将原料混合均匀，压制‑烧结，得到金属材料；所述原料包括金属粉体和酚醛树脂粉末；方案二为：将增强体和基体金属A球磨得到表面和内部嵌有增强体的金属粉末；将嵌有增强体的金属粉末进行超声处理结合低温加热‑激冷工艺，去除其表面的增强颗粒，得到备用料；将备用料与酚醛树脂粉末混料后压制‑烧结，或，将备用料与酚醛树脂粉末、颗粒相B混料后压制‑烧结，得到碳/金属复合材料。本发明制备工艺简单，所得产品性能优良，便于大规模应用。

技术领域

本发明涉及一种金属材料或金属复合材料的制备方法，具体涉及补入酚醛树脂粉末制备金属材料或金属复合材料的方法。

背景技术

碳颗粒(碳纤维、石墨等)增强金属基复合材料兼具金属的高导电导热、良好强韧性、耐腐蚀性能和碳纤维的高强韧性、石墨的润滑特性等，被广泛应用于导热材料、导电材料、摩擦材料等领域。

近年来，研究人员为提高复合材料的力学性能和高温抗氧化性能，做了大量的研究，主要集中于碳/金属界面润湿性的改进、通过碳的加入，如碳表面镀覆金属、金属中加入其他合金元素降低与碳的界面润湿性，使用人造颗粒、碳纤维来改善材料的抗氧化性能，通过酚醛树脂包覆处理，促进金属氧化物膜层的还原，从而促进金属的烧结扩散。

中国发明专利CN104388847B公开了一种碳纤维增强的铜基复合材料的制备方法，包括如下的步骤：步骤一、称取配料进行球磨混合，混合时间为3小时；得到混合料；所述碳纤维表面包覆有镍层；所述石墨粉粒径为50μm，并且所述的石墨粉经过化学镀技术处理表面镀有铜层；步骤二、将所述步骤一制备的混合料在700MPa的压力下压制；得到毛坯；步骤三、将所述步骤二制备的毛坯进行二期烧结，得到烧结后的合金块；步骤四、将所述步骤三处理后的合金块进行热处理；得到本发明所述的碳纤维增强的铜基复合材料。本发明制备的铜基复合材料不仅具有优良的自润滑性能，而且耐磨性能和力学性能优异。但是该发明将碳纤维和镍粉、铁粉和铜粉等球磨混合，会对碳纤维造成严重的损伤，同时采用压制和高温烧结的方式制备材料会导致碳纤维分布不均，以及碳纤维和铜会产生明显的界面不相容现象，进一步影响材料性能。

中国发明专利CN108441791A公开了一种碳纤维增强的金属陶瓷复合材料，由碳纤维预制体，界面层，陶瓷基体和金属基体组成，金属为铝合金，镁合金，铜合金，锡合金中的一种，陶瓷为SiC，该复合材料密度为1.8～3.8g/cm³，该专利还公开了制备不同合金陶瓷复合材料的方法。这种复合材料具有制备周期短，密度可调的优点，克服了陶瓷的脆性和低密度，可满足多领域对陶瓷基复合材料的需求。但是该发明采用在碳纤维预制体中先制备陶瓷基体再制备金属基体，虽然保护碳纤维免受金属熔液的损伤，但先驱体浸渍裂解法在制备好界面层的碳纤维预制体中制备陶瓷基体，势必会导致碳纤维收到损伤，且生成的陶瓷界面层脆性大，对性能影响不利。

发明人研究发现，脱胶碳纤维或酚醛树脂包覆碳纤维与软性金属球磨，可获得碳颗粒或短碳纤维均匀嵌入的金属粉末。中国发明专利CN108018506A公开了一种短碳纤维改性高摩复合材料，所述短碳纤维改性高摩复合材料其所用原料包括下述组分：树脂包覆-固化处理短碳纤维1～3wt％；纳米氧化物弥散强化铜粉大于等于15wt％；所述纳米氧化物弥散强化铜粉中，纳米氧化物通过原位生成。采用树脂包覆-固化处理短碳纤维与金属铜粉球磨制备预合金粉，再与其他组元粉末混合，通过压制烧结，制备一种短碳纤维改性高摩复合材料。但该方法可能存在的问题，即少量碳纤维裸露于铜颗粒外部，将阻碍铜颗粒间的烧结扩散，导致烧结可能存在的不致密现象。如采用碳表面镀覆过渡性质金属或通过氧化或浸渍-裂解化合形成金属碳化物，都会影响碳颗粒或碳纤维本身的性能。本发明采用本发明采用超声处理结合低温加热-激冷工艺，有效去除金属粉末表面镶嵌的碳，结合酚醛树脂粉末高温裂解时形成的高还原性气氛，在促进金属粉末颗粒间的烧结的同时，有效的保护了碳本身的结构，最大程度发挥了其特性。

发明内容