[发明专利]网状碳纤维铝基复合材料的制备方法及用于该制备方法的铸轧方法

说明书

本发明公开了一种网状碳纤维铝基复合材料的制备方法，包括准备网状碳纤维和铝基材，以十字平纹法将碳纤维束进行交错形成网状碳纤维；网状碳纤维除胶：使用超声清洗机对网状碳纤维进行化学镀镍，具体为除油、粗化、敏化、活化、沉积；采用铸轧设备进行近固态铸轧复合。本发明针对十字平纹网状碳纤维的特有分布方式，设计出包括表面活化、化学镀镍以及恒温加热三个步骤的碳纤维预处理工艺，为网状碳纤维增强铝基复合材料的制备提供了优良的前提条件；近固态铸轧复合过程中，处于凝固阶段的近固态覆盖层能够凭借适宜的自身流动性以及合理的外加压力，在保证碳纤维结构完整、分布稳定的情况下，对其实现充分渗浸，制备的十字平纹网状碳纤维增强铝基复合板材能够实现二维空间内的多角度强化。

技术领域

本发明涉及铝合金复合材料技术领域，尤其涉及一种网状碳纤维铝基复合材料的制备方法及用于该制备方法的铸轧方法。

背景技术

碳纤维增强铝基复合材料具有质量轻、强度高、塑性好等优点，在交通运输、国防军工等领域展现出广阔的应用前景。在常规铸造复合条件下，铝熔体对碳纤维的润湿能力极差，两者之间的渗浸过程往往只能在密闭空间内通过施加驱动力而进行，这使得该类复合材料的生产受到设备规模以及模具尺寸等制备条件的限制，无法大量、广泛的投入到实际生活中。

此外，碳纤维增强铝基复合材料的生产自动化程度不高，产能小，生产效率不高，碳纤维增强铝基复合材料的生产设备也亟需改进。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种网状碳纤维铝基复合材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤一，准备网状碳纤维和铝基材：

1）准备聚丙烯晴基碳纤维，以十字平纹法将碳纤维束进行交错，使经束与纬束纤维呈垂直方向依次交叠排列，使网状碳纤维的厚度为0.4mm，其内部经、纬方向上每10mm内均含有5束纤维，每束纤维内含有纤维3000根；

2）准备5083铝合金；

步骤二，网状碳纤维除胶：

在大气环境下，723-823K温度下灼烧45min；

步骤三，化学镀镍：

1）以含有60g/L NaOH、20g/L Na₂CO₃以及40g/L Na₃PO₄的343K三元碱性水溶液作为除油剂，在超声振动作用下对网状碳纤维进行20-60min的除油处理；除油完毕后，采用稀H₂SO₄溶液以及清水对网状碳纤维分别进行两次超声清洗；

2）以含有50g/L H₂SO₄、200g/L (NH₄)₂S₂O₈的313K水溶液作为粗化剂，在超声振动作用下对网状碳纤维进行15min的粗化处理，然后，采用稀NaOH溶液以及清水对网状碳纤维分别进行两次超声清洗；

3）将网状碳纤维置于303K含有15-20g/L SnCl₂以及40mL/L HCl的敏化液中进行30min超声振动处理，使其表面形成一层均匀的Sn₂(OH)₃Cl吸附层，敏化过程结束后，采用清水对网状碳纤维进行两次超声清洗；

4）以含有0.5g/L PdCl₂、10mL/L HCl的水溶液作为活化液，在323K温度条件下，对碳纤维网进行30分钟活化处理，采用稀NaH₂PO₂• H₂O水溶液以及清水分别对碳纤维网进行两次超声清洗；