CN108179334B - 一种电动机壳用材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及了一种电动机壳用材料及其制备方法，按质量百分含量计，所述材料由以下组分组成：铜6‑10％，镁5‑8％，锰3‑5％，钛3‑5％，石墨烯1‑3％，二氧化钼0.5‑2％，余量为铝。原料经过合金熔炼、粉末球磨以及热等静压工艺处理等步骤后得到所述电动机壳用材料。本发明通过各个组分之间的配合以及石墨烯和二氧化钼之间的协同作用，得到的材料同时具有良好的机械性能和散热性能，抗拉强度＞350MPa，同时导热系数达到250‑265W/(m·K)，能够延长电机使用寿命，可广泛应用于电动机壳的制备中，具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及材料制备领域，具体涉及一种电动机壳用材料及其制备方法。
背景技术
交流电机中，机壳是不参与电机中电路与磁路的传导的，所以不会对电机的电气性能造成影响，只会在机械性能方面有影响。现有的电机外壳用材料一般为铸铁或铝合金铸造的。铸铁作为电机外壳，经久耐用，机械强度高，但其重量较大，易上锈且散热性能差。使用铝合金做电机外壳时，外表美观、易加工、耐蚀性和散热性能良好，但突出的问题是机械强度差，且成本较高。
CN104079100A公开了一种电机壳用材料，所述材料由以下重量百分比的原料制成：镁7-9％，镍3-5％，锌1-3％，铜3-5％，硅2-4％，余量为铝。所得材料散热快、重量轻，但机械强度仍然不足。
CN106435344A公开了一种电机壳铸造材料，其组成元素的重量百分含量为：碳3.0-3.4％、硅1.8-2.0％、锰0.8-1.1％、磷0.01-0.03％、硫0.02-0.04％、镁0.03-0.05％、锶0.03-0.05％、钒0.03-0.05％、钨0.02-0.03％、锆0.01-0.02％、锡0.02-0.04％、钛0.1-0.2％、铜0.3-0.5％、铬0.1-0.15％、混合稀土0.25-0.35％，余量为铁。所得灰铸铁有较高的强度、硬度和防腐性，铸造时不易产生缩孔，但是散热性能不足，难以得到广泛推广。
由上可知，现有的电机壳用材料难以同时满足散热性和强度的要求，因此需要开发一种散热性能良好且具有足够机械强度的电机壳用材料。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种电动机壳用材料及其制备方法，通过各个组分之间的配合以及石墨烯和二氧化钼之间的协同作用，使得得到的材料同时具有良好的机械性能和散热性能，抗拉强度＞350MPa，导热系数达到250-265W/(m·K)，具有良好的应用前景。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种电动机壳用材料，按质量百分含量计，所述材料由以下组分组成：铜6-10％，镁5-8％，锰3-5％，钛3-5％，石墨烯1-3％，二氧化钼0.5-2％，余量为铝。
本发明通过加入石墨烯和二氧化钼，二者之间良好的配合产生协同作用，能够大幅提高外壳材料的机械性能，抗拉强度得到大幅提高。同时，加入的石墨烯和合金材料复合，能够提高材料的散热性能。进而达到同时提高材料机械性能和散热性能的目的。
根据本发明，按质量百分含量计，所述电动机壳用材料中含有铜6-10％，例如可以是6％、7％、8％、9％或10％，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举。
根据本发明，按质量百分含量计，所述电动机壳用材料中含有镁5-8％，例如可以是5％、6％、7％或8％，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举。
根据本发明，按质量百分含量计，所述电动机壳用材料中含有锰3-5％，例如可以是3％、4％或5％，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举。
根据本发明，按质量百分含量计，所述电动机壳用材料中含有钛3-5％，例如可以是3％、3.5％、4％、4.5％或5％，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举。
根据本发明，按质量百分含量计，所述电动机壳用材料中含有石墨烯1-3％，例如可以是1％、1.5％、2％、2.5％或3％，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举。
根据本发明，按质量百分含量计，所述电动机壳用材料中含有二氧化钼0.5-2％，例如可以是0.5％、1％、1.5％或2％，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举。
本发明除了上述含量的组分外，剩余组分为铝，其质量百分含量之和为100％。
作为优选的技术方案，按质量百分含量计，所述材料由以下组分组成：铜7-9％，镁5-6％，锰3-5％，钛3-5％，石墨烯1-2％，二氧化钼0.5-1％，余量为铝。
作为进一步优选的技术方案，按质量百分含量计，所述材料由以下组分组成：铜8％，镁6％，锰5％，钛4％，石墨烯1％，二氧化钼0.8％，余量为铝。
根据本发明，所述石墨烯为氧化石墨烯。
第二方面，本发明提供一种如第一方面所述的电动机壳用材料的制备方法，所述方法包括以下步骤：
(1)按配方量将铜、镁、锰、钛和铝混合加热熔化，得到合金液；
(2)按配方量将二氧化钼加入到步骤(1)得到的合金液中，保温后冷却，得到合金材料；
(3)将步骤(2)得到的合金材料经过机械破碎、研磨，得到合金粉末；
(4)按配方量将石墨烯溶液和步骤(3)得到的合金粉末混合后进行球磨，然后通过热等静压工艺处理后，得到电动机壳用材料。
根据本发明，步骤(1)中的操作为：按照配方量，先将镁和铝混合，加热至600-800℃熔化，然后加入铜和锰，升温至1200-1300℃熔化，最后加入钛，升温至1550-1600℃熔化，得到合金液。
根据本发明，步骤(2)所述二氧化钼的粒径为-200目。
根据本发明，步骤(2)所述保温的时间为1-2h，例如可以是1h、1.1h、1.2h、1.3h、1.4h、1.5h、1.6h、1.7h、1.8h、1.9h或2h，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举。
作为优选的技术方案，本发明所述电动机壳用材料的制备方法包括以下步骤：
(1)按照配方量，先将镁和铝混合，加热至600-800℃熔化，然后加入铜和锰，升温至1200-1300℃熔化，最后加入钛，升温至1550-1600℃熔化，得到合金液；
(2)按配方量将粒径为-200目的二氧化钼加入到步骤(1)得到的合金液中，保温1-2h后冷却，得到合金材料；
(3)将步骤(2)得到的合金材料经过机械破碎、研磨，得到合金粉末；
(4)按配方量将氧化石墨烯溶液和步骤(3)得到的合金粉末混合后进行球磨，然后通过热等静压工艺处理后，得到电动机壳用材料。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
(1)本发明通过各个组分之间的配合以及石墨烯和二氧化钼之间的协同作用，使得得到的材料同时具有良好的机械性能，其抗拉强度＞350MPa，满足电动机外壳材料的强度要求。
(2)本发明通过添加石墨烯，增加了合金材料的导热性能，其导热系数达到250-265W/(m·K)，良好的散热性能能够延长电机使用寿命，可广泛应用于电动机壳的制备中，具有良好的应用前景。
具体实施方式
为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
本实施例中提供了一种电动机壳用材料，按质量百分含量计，所述材料由以下组分组成：铜8％，镁6％，锰5％，钛4％，氧化石墨烯1％，二氧化钼0.8％，余量为铝。
按照以下方法对上述材料进行制备：
(1)按照配方量，先将镁和铝混合，加热至650℃熔化，然后加入铜和锰，升温至1250℃熔化，最后加入钛，升温至1580℃熔化，得到合金液；
(2)按配方量将粒径为-200目的二氧化钼加入到步骤(1)得到的合金液中，保温1.5h后冷却，得到合金材料；
(3)将步骤(2)得到的合金材料经过机械破碎、研磨，得到合金粉末；
(4)按配方量将氧化石墨烯溶液和步骤(3)得到的合金粉末混合后进行球磨，然后通过热等静压工艺处理后，得到电动机壳用材料。
实施例2
本实施例中提供了一种电动机壳用材料，按质量百分含量计，所述材料由以下组分组成：铜7％，镁6％，锰3％，钛5％，氧化石墨烯2％，二氧化钼1％，余量为铝。
按照以下方法对上述材料进行制备：
(1)按照配方量，先将镁和铝混合，加热至700℃熔化，然后加入铜和锰，升温至1300℃熔化，最后加入钛，升温至1600℃熔化，得到合金液；
(2)按配方量将粒径为-200目的二氧化钼加入到步骤(1)得到的合金液中，保温1.2h后冷却，得到合金材料；
(3)将步骤(2)得到的合金材料经过机械破碎、研磨，得到合金粉末；
(4)按配方量将氧化石墨烯溶液和步骤(3)得到的合金粉末混合后进行球磨，然后通过热等静压工艺处理后，得到电动机壳用材料。
实施例3
本实施例中提供了一种电动机壳用材料，按质量百分含量计，所述材料由以下组分组成：铜9％，镁5.5％，锰4％，钛4％，氧化石墨烯1.8％，二氧化钼0.5％，余量为铝。
按照以下方法对上述材料进行制备：
(1)按照配方量，先将镁和铝混合，加热至60℃熔化，然后加入铜和锰，升温至1280℃熔化，最后加入钛，升温至1520℃熔化，得到合金液；
(2)按配方量将粒径为-200目的二氧化钼加入到步骤(1)得到的合金液中，保温2h后冷却，得到合金材料；
(3)将步骤(2)得到的合金材料经过机械破碎、研磨，得到合金粉末；
(4)按配方量将氧化石墨烯溶液和步骤(3)得到的合金粉末混合后进行球磨，然后通过热等静压工艺处理后，得到电动机壳用材料。
实施例4
本实施例中提供了一种电动机壳用材料，按质量百分含量计，所述材料由以下组分组成：铜10％，镁5％，锰5％，钛3.5％，氧化石墨烯1％，二氧化钼0.5％，余量为铝。
按照以下方法对上述材料进行制备：
(1)按照配方量，先将镁和铝混合，加热至800℃熔化，然后加入铜和锰，升温至1250℃熔化，最后加入钛，升温至1600℃熔化，得到合金液；
(2)按配方量将粒径为-200目的二氧化钼加入到步骤(1)得到的合金液中，保温1.3h后冷却，得到合金材料；
(3)将步骤(2)得到的合金材料经过机械破碎、研磨，得到合金粉末；
(4)按配方量将氧化石墨烯溶液和步骤(3)得到的合金粉末混合后进行球磨，然后通过热等静压工艺处理后，得到电动机壳用材料。
实施例5
本实施例中提供了一种电动机壳用材料，按质量百分含量计，所述材料由以下组分组成：铜6％，镁7％，锰5％，钛4％，氧化石墨烯3％，二氧化钼2％，余量为铝。
按照以下方法对上述材料进行制备：
(1)按照配方量，先将镁和铝混合，加热至750℃熔化，然后加入铜和锰，升温至1230℃熔化，最后加入钛，升温至1600℃熔化，得到合金液；
(2)按配方量将粒径为-200目的二氧化钼加入到步骤(1)得到的合金液中，保温1h后冷却，得到合金材料；
(3)将步骤(2)得到的合金材料经过机械破碎、研磨，得到合金粉末；
(4)按配方量将氧化石墨烯溶液和步骤(3)得到的合金粉末混合后进行球磨，然后通过热等静压工艺处理后，得到电动机壳用材料。
对比例1
本对比例中提供了一种电动机壳用材料，按质量百分含量计，所述材料由以下组分组成：铜8％，镁6％，锰5％，钛4％，二氧化钼0.8％，余量为铝。即与实施例1相比，配方中不包括氧化石墨烯。
制备方法同实施例1。
对比例2
本对比例中提供了一种电动机壳用材料，按质量百分含量计，所述材料由以下组分组成：铜8％，镁6％，锰5％，钛4％，氧化石墨烯1％，余量为铝。即与实施例1相比，配方中不包括二氧化钼。
制备方法同实施例1。
对比例3
本对比例中提供了一种电动机壳用材料，按质量百分含量计，所述材料由以下组分组成：铜8％，镁6％，锰5％，钛4％，余量为铝。即与实施例1相比，配方中不包括氧化石墨烯和二氧化钼。
制备方法同实施例1。
按照GBT228-2002测试实施例1-5和对比例1-3所得材料的抗拉强度，按照GB T22588-2008测试其导热系数，所得结果如表1所示。
表1
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (4)
1.一种电动机壳用材料，其特征在于，按质量百分含量计，所述材料由以下组分组成：铜6-10％，镁5-8％，锰3-5％，钛3-5％，氧化石墨烯1-3％，二氧化钼0.5-2％，余量为铝；
所述电动机壳用材料为采用如下方法制备得到的电动机壳用材料，所述方法包括如下步骤：
(1)按照配方量，先将镁和铝混合，加热至600-800℃熔化，然后加入铜和锰，升温至1200-1300℃熔化，最后加入钛，升温至1550-1600℃熔化，得到合金液；
(2)按配方量将粒径为-200目的二氧化钼加入到步骤(1)得到的合金液中，保温1-2h后冷却，得到合金材料；
(3)将步骤(2)得到的合金材料经过机械破碎、研磨，得到合金粉末；
(4)按配方量将氧化石墨烯溶液和步骤(3)得到的合金粉末混合后进行球磨，然后通过热等静压工艺处理后，得到电动机壳用材料。
2.如权利要求1所述的电动机壳用材料，其特征在于，按质量百分含量计，所述材料由以下组分组成：铜7-9％，镁5-6％，锰3-5％，钛3-5％，氧化石墨烯1-2％，二氧化钼0.5-1％，余量为铝。
3.如权利要求1或2所述的电动机壳用材料，其特征在于，按质量百分含量计，所述材料由以下组分组成：铜8％，镁6％，锰5％，钛4％，氧化石墨烯1％，二氧化钼0.8％，余量为铝。
4.如权利要求1-3任一项所述的电动机壳用材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)按照配方量，先将镁和铝混合，加热至600-800℃熔化，然后加入铜和锰，升温至1200-1300℃熔化，最后加入钛，升温至1550-1600℃熔化，得到合金液；
(2)按配方量将粒径为-200目的二氧化钼加入到步骤(1)得到的合金液中，保温1-2h后冷却，得到合金材料；
(3)将步骤(2)得到的合金材料经过机械破碎、研磨，得到合金粉末；
(4)按配方量将氧化石墨烯溶液和步骤(3)得到的合金粉末混合后进行球磨，然后通过热等静压工艺处理后，得到电动机壳用材料。
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