[发明专利]挤压铸造法制备碳纳米管增强铝合金复合材料

摘要

挤压铸造法制备碳纳米管增强铝合金复合材料，它涉及一种碳纳米管增强金属复合材料的制备方法。本发明解决了现有方法制备得到的碳纳米管增强铝合金复合材料中的碳纳米管分布不均匀，且碳纳米管与金属基体界面结合性差的问题。方法：一、制备混合溶液；二、混合溶液超声处理；三、重复步骤二；四、制备得到烘干的预制块；五、制备得到烧结的预制块；六、熔化铝合金在压力作用下浸渗到烧结的预制块孔隙中，并在压力作用下凝固即得到碳纳米管增强铝合金复合材料。本发明制作得到的碳纳米管增强铝合金复合材料中的碳纳米管分布均匀，界面结合性好。

主权项

挤压铸造法制备碳纳米管增强铝合金复合材料，其特征在于挤压铸造法制备碳纳米管增强铝合金复合材料按照以下步骤进行：一、碳纳米管和质量浓度为65％～69％的硝酸按照0.8～1.2∶100的重量比混合，在100～120℃条件下回流5～10小时，然后用孔径为0.45微米的微孔滤膜进行负压过滤，同时通入蒸馏水直到过滤出的溶液pH值为6.0～7.0，然后用蒸馏水将微孔滤膜上的碳纳米管冲洗下来得到碳纳米管水溶液，而后再向碳纳米管水溶液中加入浓度为18～22mg/mL的十二烷基璜酸钠溶液得到混合溶液，其中碳纳米管与十二烷基璜酸钠溶液的重量比为0.1～0.3∶1；二、步骤二的混合溶液在频率为40～50KHz的条件下超声4～6min，然后再搅拌8～12min；三、重复步骤二的操作3～5次即实现了碳纳米管的分散；四、将粒度为30～38微米的三聚氰氨粉末和硅胶粘结剂加入到分散后的碳纳米管中，搅拌10～20分钟后在频率为35～45KHz的条件下超声30～60min，然后在80～100℃条件下搅拌10～30分钟后放入预制块压制模具中，在室温下静置12～24小时后在压力为2～5MPa的条件下保压60～120分钟，再在90～95℃条件保温5～10小时，然后再将温度升至120～150℃，保温5～10小时，随炉冷却后即得到烘干的预制块，其中三聚氰氨粉末与分散后的碳纳米管的重量比为1∶0.2～0.5，硅胶粘结剂与分散后的碳纳米管的重量比为1∶2～4；五、将步骤四中烘干后的预制块完全浸泡到浓度为0.04～0.06g/mL的氟锆酸钾溶液中1～2分钟后从溶液中取出，在90～95℃条件保温5～10小时，然后再将温度升至120～150℃，保温5～10小时，随炉冷却后在真空炉中进行梯度烧结，先将温度以10℃/min升温到200℃后保温烧结10～20分钟，再以10℃/min升温到400℃后保温烧结1～2小时，然后以10℃/min升温到600℃后保温烧结1～2小时，最后以10℃/min升温到800℃后保温烧结2～3小时，在以10℃/min降温到室温后即得到烧结后的预制块；六、烧结后的预制块放入耐热钢模具中，预制块和模具间的缝隙采用纯铝粉填充平整，然后在预制块表面撒上2～4毫米厚的粒度200目的氧化铝粉，将耐热钢模具在550～600℃条件下保温10～15分钟，然后将在850～880℃条件下保温20～40分钟后的液态铝合金浇铸到预制块模具中，其中烧结后的预制块与液态铝合金的重量比为1∶12.8～32，然后采用二级加压方法进行加压，一级压力为4～6MPa，保压时间为10～20秒，二级压力为90～110MPa，保压时间为3～6分钟后液态金属凝固，即得到碳纳米管增强铝合金复合材料。