CN106367695A - 一种缸套用铜基复合材料的制备方法 - Google Patents

一种缸套用铜基复合材料的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106367695A
CN106367695A CN201610791286.9A CN201610791286A CN106367695A CN 106367695 A CN106367695 A CN 106367695A CN 201610791286 A CN201610791286 A CN 201610791286A CN 106367695 A CN106367695 A CN 106367695A
Authority
CN
China
Prior art keywords
copper
parts
carbon fiber
cylinder sleeve
solution
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201610791286.9A
Other languages
English (en)
Inventor
姚国强
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NINGBO XINMU NEW MATERIALS Co Ltd
Original Assignee
NINGBO XINMU NEW MATERIALS Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NINGBO XINMU NEW MATERIALS Co Ltd filed Critical NINGBO XINMU NEW MATERIALS Co Ltd
Priority to CN201610791286.9A priority Critical patent/CN106367695A/zh
Publication of CN106367695A publication Critical patent/CN106367695A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C49/00—Alloys containing metallic or non-metallic fibres or filaments
    • C22C49/02—Alloys containing metallic or non-metallic fibres or filaments characterised by the matrix material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/17—Metallic particles coated with metal
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C47/00—Making alloys containing metallic or non-metallic fibres or filaments
    • C22C47/02—Pretreatment of the fibres or filaments
    • C22C47/04—Pretreatment of the fibres or filaments by coating, e.g. with a protective or activated covering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C47/00—Making alloys containing metallic or non-metallic fibres or filaments
    • C22C47/14—Making alloys containing metallic or non-metallic fibres or filaments by powder metallurgy, i.e. by processing mixtures of metal powder and fibres or filaments
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C49/00—Alloys containing metallic or non-metallic fibres or filaments
    • C22C49/14—Alloys containing metallic or non-metallic fibres or filaments characterised by the fibres or filaments
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/08—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of copper or alloys based thereon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/14—Metallic material, boron or silicon
    • C23C14/18—Metallic material, boron or silicon on other inorganic substrates
    • C23C14/185—Metallic material, boron or silicon on other inorganic substrates by cathodic sputtering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C23C14/35—Sputtering by application of a magnetic field, e.g. magnetron sputtering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/16—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by reduction or substitution, e.g. electroless plating
    • C23C18/18—Pretreatment of the material to be coated
    • C23C18/1803—Pretreatment of the material to be coated of metallic material surfaces or of a non-specific material surfaces
    • C23C18/1824—Pretreatment of the material to be coated of metallic material surfaces or of a non-specific material surfaces by chemical pretreatment
    • C23C18/1837—Multistep pretreatment
    • C23C18/1844—Multistep pretreatment with use of organic or inorganic compounds other than metals, first
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/16—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by reduction or substitution, e.g. electroless plating
    • C23C18/31—Coating with metals
    • C23C18/38—Coating with copper
    • C23C18/40—Coating with copper using reducing agents
    • C23C18/405—Formaldehyde
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
    • B22F2998/10—Processes characterised by the sequence of their steps

Abstract

本发明公开了一种缸套用铜基复合材料的制备方法，依次包括如下的步骤：步骤一、称取以下重量份数的配料：15份的镀铜碳纳米管、15份的镀铜石墨烯、30份的镀铜碳纤维，2.5份的镍粉、10份的Fe粉和210份的铜粉；再加入5重量份的润滑剂进行球磨混合，混合时间为8小时；得到混合料；步骤二、将所述步骤一制备的混合料在750Mpa的压力下压制；得到毛坯；步骤三、将所述步骤二制备的坯料进行二期烧结，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；得到缸套用铜基复合材料。本发明方法采用特定的配方和工艺，制备得到的缸套具有热膨胀系数系低、热传导性能好、高温强度高和耐磨性好的优点。

Description

一种缸套用铜基复合材料的制备方法
技术领域
本发明涉及缸套制备的技术领域，尤其涉及一种缸套用铜基复合材料的制备方法。
背景技术
缸套是汽缸的内衬，通常采用灰口铸铁、球墨铸铁制备而成，发动机工作时与活塞环直接接触，在汽缸本体铸造成型后，加工压入其中。
由于汽缸壁承受高压气体和活塞的侧推力引起的应力，以及由于高温气体引起的热应力，缸套材料必须具有较高的结构强度和疲劳强度，以避免缸套变形或材料过早疲劳破坏，缸套还必须具有良好的耐磨性和抗咬合性能。
铜及其合金由于具有良好的导电导热性能，优良的铸造性能和加工性能，已成为应用广泛的金属材料，是经济发展的重要基础原材料。
但铜的硬度和屈服强度较低，抗蠕变性能也较差，制约了它的应用。早在20世纪60年代就有研究者开展向铜基体中加入增强体从而制备出铜基复合材料的研究，所得的材料既保持了铜的优点，又弥补了铜的不足。到目前为止，国内外研究和开发了多种铜基复合材料，如Mo-Cu复合材料、石墨-TiC-Cu复合材料、碳化铌增强Cu复合材料等。
将铜基复合材料应用于缸套制备以解决现有技术中存在的问题，目前尚未见报道。
发明内容
本发明所要解决提出了一种缸套用铜基复合材料的制备方法。本发明方法采用特定的配方和工艺，制备得到的缸套具有热膨胀系数系低、热传导性能好、高温强度高和耐磨性好的优点。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种缸套用铜基复合材料的制备方法，依次包括如下的步骤：
步骤一、称取以下重量份数的配料：15份的镀铜碳纳米管、15份的镀铜石墨烯、30份的镀铜碳纤维，2.5份的镍粉、10份的Fe粉和210份的铜粉；所述镍粉粉末粒度为150～200目，所述Fe粉粉末粒度为250～300目，所述铜粉粉末粒度为150～200目；再加入5重量份的润滑剂进行球磨混合，混合时间为8小时；得到混合料；
步骤二、将所述步骤一制备的混合料在750Mpa的压力下压制；得到毛坯；
步骤三、将所述步骤二制备的坯料进行二期烧结，所述二期烧结包括前期烧结和后期烧结：前期烧结为真空烧结，先对炉内抽真空，保证炉体内的真空度在0.1Pa以下，然后对炉内进行加热，在温度为1250℃下保温3小时；后期烧结为氩气气氛烧结，充入氩气，使压强达到20Mpa，在温度1250℃保温3小时；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；得到缸套用铜基复合材料。
进一步的技术方案中，所述镀铜碳纳米管为单壁碳纳米管；其中，所述镀铜碳纳米管的通过以下方法制备得到，包括如下步骤：
(1)对单壁碳纳米管依次进行分散、纯化、敏化、活化的预处理；
(2)单壁碳纳米管表面铜层的沉积：
将步骤(1)处理的单壁碳纳米管加入到化学镀铜溶液中，用NaOH调节其pH值在12.2～12.8之间，在40～50℃的温度下，超声处理至待镀液中无气泡产生，然后过滤，洗涤至中性，真空干燥4～24h，即得具有表面铜涂层的单壁碳纳米管。
进一步的技术方案中，所述镀铜石墨烯是指采用直流磁控溅射法在石墨烯表面沉积金属铜制备而成；制备所述镀铜石墨烯时直流磁控溅射的工艺参数为：靶材是纯度为99.99％的铜靶，在真空度达到0.1*10-3～1.0*10-3Pa时，通入纯度99.99％的氩气，工作气压1.5Pa，溅射功率100W，沉积时间为35min。
进一步的技术方案中，所述镀铜碳纤维采用以下步骤对碳纤维进行镀铜处理制备得到，依次包括：
步骤A：碳纤维预处理
表面脱胶：在索氏提取机中沸腾的丙酮溶液中浸泡并利用搅拌瓷不断搅拌，温度控制在70℃，搅拌时间240min；
表面除油：将脱胶后的碳纤维于10％NaOH溶液中，25℃下搅拌30min，取出的碳纤维先后用乙醇和去离子水清洗，烘干待用；
表面粗化：采用质量分数为10％的过硫酸钾溶液为粗化液，将除油后的碳纤维浸入，不断搅拌60min；粗化后的碳纤维用质量分数为8％NaOH溶液和去离子水清洗至中性，烘干待用；
表面活化：采用敏化活化一步法，活化剂为胶体钯溶液；将粗化后的碳纤维放入胶体钯溶液中浸泡30min；
表面还原：将活化后的碳纤维放入质量分数为10％的HCl溶液中还原1min；
步骤B：碳纤维化学镀
化学镀液的组成为：12g/L五水硫酸铜、10g/L四羟丙基乙二胺、9g/L乙二胺四乙酸二钠、16mL/L甲醛、0.01g/L双吡啶、0.1g/L亚铁氰化钾、0.8g/L PEG-100，用10％NaOH溶液调节镀液pH为12；
化学镀：将处理后的碳纤维浸入化学镀液中，镀液温度控制在40～60℃，缓慢搅拌，镀液产生大量气泡时补充新鲜镀液，匀速搅拌10min取出，用去离子水洗净烘干。
进一步的技术方案中，所述热处理工艺依次包括：等温淬火、高频淬火和回火；所述等温淬火工艺为：加热至850～1080℃保温10～30min，然后在500～480℃等温处理3～4h，水冷；所述高频淬火工艺为：温度为900～1000℃，加热速度为300～500℃/s；加热时间3～5s，同时加热淬火，急速冷却；所述回火工艺为：在100～180℃，保温60～120min。
进一步的技术方案中，所述润滑剂为硬脂酸锌。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
(1)本发明方法采用特定的配方和工艺，制备得到的缸套具有热膨胀系数系低、热传导性能好、高温强度高和耐磨性好的优点。
(2)本发明采用镀铜石墨烯和镀铜碳纤维等特定的原料，提高了复合材料的力学性能。
(3)本发明采用的镀铜碳纳米管对单壁碳纳米管进行改性，在单壁碳纳米管表面沉积铜层，改善了碳纳米管的表面活性，提高了最终缸套用铜基复合材料的力学性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
实施例一镀铜单壁碳纳米管的制备
(1)单壁碳纳米管的分散是在烧杯中加入去离子水、0.35w/v％SDBS与0.025w/v％单壁碳纳米管，在40℃的温度条件下，用频率为35kHz、功率为60W的探针式超声波发生器超声处理30min，期间每超声5s停5s。
单壁碳纳米管的纯化预处理：采用6mol/L的HNO3将上述充分分散的单壁碳纳米管在118℃回流5h，冷却，用去离子水过滤清洗至中性，之后用6mol/L的NaOH在118℃回流3h，冷却，用去离子水过滤清洗至pH值为7，之后用6mol/L HCl在118℃回流3h，冷却，用去离子水过滤清洗至pH值为7；纯化处理时单壁碳纳米管的浓度为0.035w/v％。
单壁碳纳米管的敏化处理与活化处理：将单壁碳纳米管再次充分分散后，加入到敏化液(0.1mol/L HCl+0.1mol/L SnCl2)中，在30℃的温度条件下，用频率为80kHz、功率为60W的水浴式超声波发生器超声处理12min，期间每超声5s停5s，过滤清洗至pH值为7。敏化处理时单壁碳纳米管的浓度为0.035w/v％。
再将敏化处理后的单壁碳纳米管及0.3w/v％SDBS加入到活化液(0.25mol/L HCl+0.14mol/L PdCl2)中，在30℃的温度条件下，用频率为60kHz、功率为60W的水浴式超声波发生器超声处理12min，期间每超声5s停5s，过滤清洗至pH值为7；活化处理时单壁碳纳米管的浓度为0.035w/v％。
(2)单壁碳纳米管表面化学镀铜处理：将活化后的单壁碳纳米管加入到化学镀铜溶液中，用NaOH调节其pH值在12.3±0.2之间，在45℃的温度条件下，用频率为80kHz、功率为80W的水浴式超声波发生器超声处理至待镀液中无气泡产生，期间每超声5s停5s，反应完成后过滤清洗至pH值为7，在真空条件下，室温下进行干燥12h，在单壁碳纳米管表面得到铜涂层，其中镀铜液成分包含有主盐：0.06mol/L CuSO4·5H2O，还原剂：0.13mol/LC2H2O3，络合剂：0.11mol/L EDTANa2及0.05mol/L NaKC4H4O6·4H2O，稳定剂：12mg/L 2,2'-联吡啶，分散剂：0.6w/v％SDBS。化学镀铜时单壁碳纳米管的浓度为0.03w/v％。
实施例二制备镀铜石墨烯
采用直流磁控溅射法在石墨烯(层数1-10)表面沉积金属铜制备成镀铜石墨烯。纯度为99.99％的铜靶材安装前先用细砂纸进行研磨去除表面氧化膜，再用丙酮清洗，烘干，直流磁控溅射沉积前进行5分钟预溅射，采用挡板将靶材与石墨烯隔开，去除靶材表面的金属氧化物及其它杂质，保证后续石墨烯表面沉积铜膜的纯度。直流磁控溅射的工艺参数为：在真空度达到0.1*10-3Pa时，通入纯度99.99％的氩气，工作气压1.5Pa，溅射功率100W，沉积时间为35min。
实施例三制备镀铜碳纤维
采用以下步骤对碳纤维进行镀铜处理制备得到，依次包括：
步骤A：碳纤维预处理
表面脱胶：在索氏提取机中沸腾的丙酮溶液中浸泡并利用搅拌瓷不断搅拌，温度控制在70℃，搅拌时间240min；
表面除油：将脱胶后的碳纤维于10％NaOH溶液中，25℃下搅拌30min，取出的碳纤维先后用乙醇和去离子水清洗，烘干待用；
表面粗化：采用质量分数为10％的过硫酸钾溶液为粗化液，将除油后的碳纤维浸入，不断搅拌60min；粗化后的碳纤维用质量分数为8％NaOH溶液和去离子水清洗至中性，烘干待用；
表面活化：采用敏化活化一步法，活化剂为胶体钯溶液，所述胶体钯溶液包括如下成分：1.5g/L PbCl2、135g/L SnCl2、5g/L NaSnO3、175g/L NaCl、200mL/L HCl(质量分数为37％)；将粗化后的碳纤维放入胶体钯溶液中浸泡30min；
表面还原：将活化后的碳纤维放入质量分数为10％HCl溶液中还原1min。
步骤B：碳纤维化学镀
化学镀液的组成为：12g/L五水硫酸铜、10g/L四羟丙基乙二胺、9g/L乙二胺四乙酸二钠、16mL/L甲醛、0.01g/L双吡啶、0.1g/L亚铁氰化钾、0.8g/L PEG-100，用10％NaOH溶液调节镀液pH为12；
化学镀：将处理后的碳纤维浸入化学镀液中，镀液温度控制在40～60℃，缓慢搅拌，镀液产生大量气泡时补充新鲜镀液，匀速搅拌10min取出，用去离子水洗净烘干。
实施例四制备缸套用铜基复合材料
一种缸套用铜基复合材料的制备方法，其特征在于，依次包括如下的步骤：
步骤一、称取以下重量份数的配料：15份的镀铜碳纳米管、15份的镀铜石墨烯、30份的镀铜碳纤维，2.5份的镍粉、10份的Fe粉和210份的铜粉；所述镍粉粉末粒度为150～200目，所述Fe粉粉末粒度为250～300目，所述铜粉粉末粒度为150～200目；再加入5重量份的硬脂酸锌进行球磨混合，混合时间为8小时；得到混合料；
步骤二、将所述步骤一制备的混合料在750Mpa的压力下压制；得到毛坯；
步骤三、将所述步骤二制备的坯料进行二期烧结，所述二期烧结包括前期烧结和后期烧结：前期烧结为真空烧结，先对炉内抽真空，保证炉体内的真空度在0.1Pa以下，然后对炉内进行加热，在温度为1250℃下保温3小时；后期烧结为氩气气氛烧结，充入氩气，使压强达到20Mpa，在温度1250℃保温3小时；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；所述热处理工艺依次包括：等温淬火、高频淬火和回火；所述等温淬火工艺为：加热至850～1080℃保温10～30min，然后在500～480℃等温处理3～4h，水冷；所述高频淬火工艺为：温度为900～1000℃，加热速度为300～500℃/s；加热时间3～5s，同时加热淬火，急速冷却；所述回火工艺为：在100～180℃，保温60～120min。热处理后得到缸套用铜基复合材料。
制备得到的缸套用铜基复合材料的产品性能测试：维氏硬度(HV)为90，冲击韧性为80J/cm2，抗弯强度为550Mpa，滑动速率为1m/s滑动1000m时20N载荷下的磨损量为1.5×10-2g、30N载荷下磨损量为1.871×10-2g、40N载荷下磨损量为2.2×10-2g。线膨胀系数低于15×10-6/℃，热传导系数达到220W·m-1·K-1。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种缸套用铜基复合材料的制备方法，其特征在于，依次包括如下的步骤：
步骤一、称取以下重量份数的配料：15份的镀铜碳纳米管、15份的镀铜石墨烯、30份的镀铜碳纤维，2.5份的镍粉、10份的Fe粉和210份的铜粉；所述镍粉粉末粒度为150～200目，所述Fe粉粉末粒度为250～300目，所述铜粉粉末粒度为150～200目；再加入5重量份的润滑剂进行球磨混合，混合时间为8小时；得到混合料；
步骤二、将所述步骤一制备的混合料在750Mpa的压力下压制；得到毛坯；
步骤三、将所述步骤二制备的坯料进行二期烧结，所述二期烧结包括前期烧结和后期烧结：前期烧结为真空烧结，先对炉内抽真空，保证炉体内的真空度在0.1Pa以下，然后对炉内进行加热，在温度为1250℃下保温3小时；后期烧结为氩气气氛烧结，充入氩气，使压强达到20Mpa，在温度1250℃保温3小时；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；得到缸套用铜基复合材料。
2.如权利要求1所述的一种缸套用铜基复合材料的制备方法，其特征在于，所述镀铜碳纳米管为单壁碳纳米管；其中，所述镀铜碳纳米管的通过以下方法制备得到，包括如下步骤：
(1)对单壁碳纳米管依次进行分散、纯化、敏化、活化的预处理；
(2)单壁碳纳米管表面铜层的沉积：
将步骤(1)处理的单壁碳纳米管加入到化学镀铜溶液中，用NaOH调节其pH值在12.2～12.8之间，在40～50℃的温度下，超声处理至待镀液中无气泡产生，然后过滤，洗涤至中性，真空干燥4～24h，即得具有表面铜涂层的单壁碳纳米管。
3.如权利要求2所述的一种缸套用铜基复合材料的制备方法，其特征在于，所述镀铜石墨烯是指采用直流磁控溅射法在石墨烯表面沉积金属铜制备而成；制备所述镀铜石墨烯时直流磁控溅射的工艺参数为：靶材是纯度为99.99％的铜靶，在真空度达到0.1*10-3～1.0*10-3Pa时，通入纯度99.99％的氩气，工作气压1.5Pa，溅射功率100W，沉积时间为35min。
4.如权利要求3所述的一种缸套用铜基复合材料的制备方法，其特征在于，所述镀铜碳纤维采用以下步骤对碳纤维进行镀铜处理制备得到，依次包括：
步骤A：碳纤维预处理
表面脱胶：在索氏提取机中沸腾的丙酮溶液中浸泡并利用搅拌瓷不断搅拌，温度控制在70℃，搅拌时间240min；
表面除油：将脱胶后的碳纤维于10％NaOH溶液中，25℃下搅拌30min，取出的碳纤维先后用乙醇和去离子水清洗，烘干待用；
表面粗化：采用质量分数为10％的过硫酸钾溶液为粗化液，将除油后的碳纤维浸入，不断搅拌60min；粗化后的碳纤维用质量分数为8％NaOH溶液和去离子水清洗至中性，烘干待用；
表面活化：采用敏化活化一步法，活化剂为胶体钯溶液；将粗化后的碳纤维放入胶体钯溶液中浸泡30min；
表面还原：将活化后的碳纤维放入质量分数为10％的HCl溶液中还原1min；
步骤B：碳纤维化学镀
化学镀液的组成为：12g/L五水硫酸铜、10g/L四羟丙基乙二胺、9g/L乙二胺四乙酸二钠、16mL/L甲醛、0.01g/L双吡啶、0.1g/L亚铁氰化钾、0.8g/L PEG-100，用10％NaOH溶液调节镀液pH为12；
化学镀：将处理后的碳纤维浸入化学镀液中，镀液温度控制在40～60℃，缓慢搅拌，镀液产生大量气泡时补充新鲜镀液，匀速搅拌10min取出，用去离子水洗净烘干。
5.如权利要求4所述的一种缸套用铜基复合材料的制备方法，其特征在于，所述热处理工艺依次包括：等温淬火、高频淬火和回火；
所述等温淬火工艺为：加热至850～1080℃保温10～30min，然后在500～480℃等温处理3～4h，水冷；
所述高频淬火工艺为：温度为900～1000℃，加热速度为300～500℃/s；加热时间3～5s，同时加热淬火，急速冷却；
所述回火工艺为：在100～180℃，保温60～120min。
6.如权利要求5所述的一种缸套用铜基复合材料的制备方法，其特征在于，所述润滑剂为硬脂酸锌。
CN201610791286.9A 2016-08-31 2016-08-31 一种缸套用铜基复合材料的制备方法 Pending CN106367695A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610791286.9A CN106367695A (zh) 2016-08-31 2016-08-31 一种缸套用铜基复合材料的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610791286.9A CN106367695A (zh) 2016-08-31 2016-08-31 一种缸套用铜基复合材料的制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106367695A true CN106367695A (zh) 2017-02-01

Family

ID=57899891

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610791286.9A Pending CN106367695A (zh) 2016-08-31 2016-08-31 一种缸套用铜基复合材料的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106367695A (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108249818A (zh) * 2018-02-26 2018-07-06 苏州甫众塑胶有限公司 一种篮球板材料及其制备方法
CN108327839A (zh) * 2018-02-28 2018-07-27 苏州甫众塑胶有限公司 一种自行车车构架材料的制备方法
CN108359226A (zh) * 2018-03-12 2018-08-03 苏州经贸职业技术学院 一种弓臂材料及其制备方法
CN108440876A (zh) * 2018-03-12 2018-08-24 苏州经贸职业技术学院 一种复合撑杆材料的制备方法
CN109666915A (zh) * 2019-01-30 2019-04-23 中南大学 一种复合金属层镀覆碳纳米管/石墨烯复合材料的制备方法
CN110131315A (zh) * 2019-06-04 2019-08-16 宁波达尔机械科技有限公司 一种自润滑合金高耐磨轴承
CN115007865A (zh) * 2022-08-10 2022-09-06 南京智田机电有限责任公司 一种碳纳米管化学镀镍增强镍基合金衬套的制备工艺

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101661858A (zh) * 2009-08-31 2010-03-03 福州大学 一种表面化学镀金属碳纳米管场致发射阴极的制备方法
CN103225076A (zh) * 2013-05-10 2013-07-31 南京信息工程大学 一种耐磨石墨烯表面改性方法
CN103586464A (zh) * 2013-12-02 2014-02-19 湖北工业大学 一种单壁碳纳米管表面镍铜涂层的制备方法
CN104388847A (zh) * 2014-12-02 2015-03-04 宁波新睦新材料有限公司 一种碳纤维增强的铜基复合材料及其制备方法
CN104451227A (zh) * 2014-12-10 2015-03-25 济南大学 镀铜石墨烯增强金属基复合材料的制备方法
CN104878371A (zh) * 2015-06-30 2015-09-02 长沙理工大学 一种碳纤维化学镀铜方法
CN105551839A (zh) * 2016-02-26 2016-05-04 济南大学 一种镀铜石墨烯/铜基电触头材料及其制备方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101661858A (zh) * 2009-08-31 2010-03-03 福州大学 一种表面化学镀金属碳纳米管场致发射阴极的制备方法
CN103225076A (zh) * 2013-05-10 2013-07-31 南京信息工程大学 一种耐磨石墨烯表面改性方法
CN103586464A (zh) * 2013-12-02 2014-02-19 湖北工业大学 一种单壁碳纳米管表面镍铜涂层的制备方法
CN104388847A (zh) * 2014-12-02 2015-03-04 宁波新睦新材料有限公司 一种碳纤维增强的铜基复合材料及其制备方法
CN104451227A (zh) * 2014-12-10 2015-03-25 济南大学 镀铜石墨烯增强金属基复合材料的制备方法
CN104878371A (zh) * 2015-06-30 2015-09-02 长沙理工大学 一种碳纤维化学镀铜方法
CN105551839A (zh) * 2016-02-26 2016-05-04 济南大学 一种镀铜石墨烯/铜基电触头材料及其制备方法

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108249818A (zh) * 2018-02-26 2018-07-06 苏州甫众塑胶有限公司 一种篮球板材料及其制备方法
CN108327839A (zh) * 2018-02-28 2018-07-27 苏州甫众塑胶有限公司 一种自行车车构架材料的制备方法
CN108359226A (zh) * 2018-03-12 2018-08-03 苏州经贸职业技术学院 一种弓臂材料及其制备方法
CN108440876A (zh) * 2018-03-12 2018-08-24 苏州经贸职业技术学院 一种复合撑杆材料的制备方法
CN109666915A (zh) * 2019-01-30 2019-04-23 中南大学 一种复合金属层镀覆碳纳米管/石墨烯复合材料的制备方法
CN110131315A (zh) * 2019-06-04 2019-08-16 宁波达尔机械科技有限公司 一种自润滑合金高耐磨轴承
CN115007865A (zh) * 2022-08-10 2022-09-06 南京智田机电有限责任公司 一种碳纳米管化学镀镍增强镍基合金衬套的制备工艺

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106367695A (zh) 一种缸套用铜基复合材料的制备方法
CN106367697B (zh) 一种碳纳米管增强的铁基复合材料的制备方法
CN104388847B (zh) 一种碳纤维增强的铜基复合材料及其制备方法
CN101021013B (zh) 在金属基体表面制备耐磨纳米复合涂层的方法
CN109554565B (zh) 一种碳纳米管增强铝基复合材料的界面优化方法
CN103586464B (zh) 一种单壁碳纳米管表面镍铜涂层的制备方法
CN112708804B (zh) 石墨烯与原位纳米颗粒增强铝基复合材料及制备方法
CN111424270A (zh) 铜合金表面激光熔覆铜基金刚石颗粒增强复合涂层的方法
CN106521451A (zh) 一种金刚石粉体表面镀钨的方法
CN110331318A (zh) 一种石墨烯及碳纳米管增强铝基复合材料及其制备方法
WO2020222013A1 (en) Ceramic composite
CN106399874A (zh) 一种高性能铁基复合材料的制备方法
CN109182822A (zh) 一种高性能7075铝合金的模锻方法
CN114086013B (zh) 一种高强高导的超细晶钨铜复合材料及制备方法
CN102391015A (zh) SiC陶瓷表面处理方法及其用途
CN106350695B (zh) 一种单质铜包覆多壁碳纳米管/铝基复合材料半固态坯料的制备方法
CN103627923A (zh) 一种高导热低摩擦系数导电材料及其制备方法
Fan et al. High thermal conductivity and mechanical properties of Si@ Graphite/Aluminum nitride/aluminum composites for high-efficiency thermal management
Zhou et al. Effect of Ni2+ concentration on microstructure and bonding capacity of electroless copper plating on carbon fibers
Feng et al. A review of the design, properties, applications, and prospects of Ni-based composite powders
CN110952122A (zh) 金属及复合材料隔热耐蚀抗疲劳复合防护层的制备方法
CN109266893B (zh) 一种包覆氧化锌石墨烯增强镁合金复合材料的方法
CN114752868B (zh) 一种镀铜玄武岩纤维增强铜基复合材料及其制备方法与应用
CN106282853B (zh) 一种汽车齿轮用铁基复合材料的制备方法
CN112974797B (zh) 一种利用微波在金刚石表面制备高结合强度碳化物涂层的方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20170201