[发明专利]碳纳米管增强铝制电力金具的制造工艺

说明书

一种碳纳米管增强铝制电力金具的制造工艺，属于材料加工技术领域。该碳纳米管增强铝制电力金具的制造工艺，包括以下步骤：S1，超高真空状态下，采用蒸发或低压冷态溅射工艺在碳纳米管表面均匀沉积纳米合金A保护层，形成带有纳米合金A保护层的碳纳米管CNT/A；S2，将CNT/A加入到铝基体中，铝基体为粉体、半熔融体或熔融体形态，之后在半熔融或熔融状态下搅拌糅合均匀成混合体；S3，将混合体制成坯件后锻造或轧制，或直接浇筑铸造，得到碳纳米管增强铝制电力金具。本发明能够实现碳纳米管与铝基体的有效结合，得到增强的铝制电力金具。

技术领域

本发明涉及的是一种材料加工领域的技术，具体是一种碳纳米管增强铝制电力金具的制造工艺。

背景技术

铝制电力金具在电力行业中广泛应用，但是铝制电力金具强度较低，为满足使用要求需增加尺寸，导致其重量、体积变大，制造成本随之增加。

目前已有利用碳纳米管对铝进行增强的研究，使得其在轻质、抗拉强度、延伸率等性能上有了一些提升。但由于碳纳米管在铝基体中分散不均匀，导致增强效果不如预期。中国发明专利CN107881374B、中国发明专利申请CN202010980169.3都是将碳纳米管直接加入铝合金熔体中，随后搅拌，再用结晶器浇铸得到纳米碳铝合金材料。其存在问题包括：1、碳纳米管与铝合金熔体密度差较大，碳纳米管漂浮于铝合金熔体表面，无法在铝合金内均匀分散；2、碳纳米管与铝合金直接接触，高温下生成碳化铝，碳化铝在室外湿热环境中会与水反应生产氢氧化铝，对铝合金强度产生灾难性破坏。

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明由此而来。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出了一种碳纳米管增强铝制电力金具的制造工艺，能够实现碳纳米管与铝基体的有效结合，得到增强的铝制电力金具。

本发明包括以下步骤：

S1，超高真空状态下，采用蒸发或低压冷态溅射工艺在碳纳米管表面均匀沉积纳米合金A保护层，形成带有纳米合金A保护层的碳纳米管CNT/A；

S2，将CNT/A加入到铝基体中，铝基体为粉体、半熔融体或熔融体形态，之后在半熔融或熔融状态下边加热边搅拌糅合均匀成混合体；

S3，将混合体制成坯件后锻造或轧制，或直接浇筑混合体进行铸造，得到碳纳米管增强铝制电力金具。

碳纳米管为单壁碳纳米管或多壁碳纳米管中至少一种；碳纳米管纯度大于99％，直径为10～200nm，长度为5～20μm。

纳米合金A包括钯、金、银、钪、钛、钒、锰、铁、钴、镍、铜、锌、锡、铬、硅、磷中至少一种元素，纯度大于99％。

铝基体的纯度大于99％。

步骤S1中，超高真空状态的真空度为0.1～10Pa。

步骤S1中，蒸发温度为400～1500℃。

步骤S1中，低压冷态溅射参数：压力20～40mbar，温度20～200℃。

纳米合金A保护层的厚度为10～1000nm。

步骤S2中，按重量比，CNT：A：Al＝0.1～5.0:0.1～5.0:90.0～99.8。

步骤S2在惰性气体气氛或真空环境中操作，半熔融或熔融的温度为400～1000℃。

技术效果

与现有技术相比，本发明具有如下技术效果：