[发明专利]一种金属基复合材料及其制备方法

摘要

本发明公开了一种金属基复合材料及其制备方法，该金属基复合材料由上到下依次由塑料工作层、中间结合层以及金属基体组成；所述塑料工作层材料的各成分质量百分含量为：聚苯酯30～50％，聚酰胺20～40％，聚四氟乙烯20～40％，碳纤维8～15％，铜粉3～7％，二硫化钼5％；所述中间结合层材料的各成分质量百分含量为：环氧树脂40～60％，聚氨酯30～50％，氧化铝粉10～20％，硅烷偶联剂10～20％。金属基体的材料为45#钢、铝合金或铜合金中的一种。本发明金属基复合材料生产效率比较高，可以实现自动化控制，提高了效率，降低了成本，可以适用于工作温度高、粉尘大、载荷重等特殊工况下机械设备部件的自润滑。

主权项

1.一种金属基复合材料的制备方法，其特征在于，所述的金属基复合材料由上到下依次包括塑料工作层(1)、中间结合层(2)以及金属基体(3)；所述塑料工作层(1)材料的各成分质量百分含量为：聚苯酯30～50％，聚酰胺20～40％，聚四氟乙烯20～40％，碳纤维8～15％，铜粉3～7％，二硫化钼5％；所述中间结合层(2)材料的各成分质量百分含量为：环氧树脂40～60％，聚氨酯30～50％，氧化铝粉10～20％，硅烷偶联剂10～20％；所述金属基体(1)的材料为45#钢或铝合金或铜合金；所述聚苯酯粒度为20μm，密度为1.83g/cm3；聚酰胺的粒度为30μm，密度为1.2g/cm3；聚四氟乙烯的粒度为10μm，密度为2.15g/cm3；铜粉的粒度为5μm，密度为3.52g/cm3；碳纤维的粒度为30～40μm；二硫化钼的粒度为30～50μm；该方法包括如下步骤：a)对金属基体(1)进行超声波清洗，时间为15～20min，超声波清洗结束将金属基体(1)放入真空烘干机中进行第一次烘干，烘干结束进行喷砂处理，喷砂粒径为20～80目石英砂，喷砂压力为0.8MPa，喷砂时间为5～10s，喷砂结束对金属基体(1)用去离子水清洗3～5次，水洗结束将金属基体(1)放入浓硫酸与水的混合液中浸泡5～10min，然后对金属基体(1)用去离子水清洗5次，水洗结束将金属基体(1)放入真空烘干机中第二次烘干；b)按质量百分含量的配比，将中间结合层(2)材料混合均匀，将步骤a)处理过的金属基体(1)放入热压烧结炉的模具中，再将混合好的中间结合层(2)材料放入模具中合模，在10min内将模具温度升高到80℃对模具与中间结合层2材料进行预热，采用30～50Mpa的压力进行加压，然后卸载压力，再对热压烧结炉继续加热，并重新加压；c)按质量百分含量的配比，将塑料工作层(3)材料放入烘干机中进行烘干，烘干结束将塑料工作层(3)材料混合均匀；d)将步骤c)处理过的塑料工作层(3)材料放入步骤b)中的热压烧结炉的模具中，在5min内将模具温度升高到80℃对模具与复合材料进行预热，预热结束采用50～60Mpa的压力对复合材料进行预压，然后卸载压力，再继续加热并重新加压，预压结束进行排气处理，在10min内将温度升至240℃，压力达到6～7Mpa，且塑料材料进入熔融状态之前进行卸压排气，排气动作要连续两次，每次持续时间为5秒，排气后继续加热，重新加载压力，排气结束进行交联固化处理，在30min内将温度升高到240℃、压力升高到6～7Mpa，并保温60min，复合材料在此期间发生交联反应，最后卸掉压力，将复合材料成型件随炉冷却至70℃脱模，从而得到金属基复合材料。