CN108277515A - 一种镍铝金属复合材料的制备方法 - Google Patents

一种镍铝金属复合材料的制备方法 Download PDF

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Abstract

一种镍铝金属复合材料的制备方法，原料为：铝、氧化锌、二硼化钒、石英、镍、三氧化二铁、内脱模剂、氧化铝、钨粉、二氧化锆、碳纤维、CPE、硝基纤维素、甲基丙烯酸和炭黑；原料来源广泛，强度高，拉伸强度高，弯曲强度高，冲击强度高,冲击强度高达800‑1000kJ/m2；各个组分之间具有协同作用，生产周期短，耐腐蚀性好，耐酸碱腐蚀，耐磨性高达0.0016‑0.002cm3；耐热温度高，耐1200‑1600℃高温，断裂伸长率高,肖氏硬度800‑1200,拉伸强度2400‑2800MPa；硬度高，各个组分之间产生协同作用，弯曲强度4000‑6000MPa，亮度高，使用方便，成本低廉，工艺简单，可以广泛使用。

Description

一种镍铝金属复合材料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种金属复合材料，尤其涉及一种镍铝金属复合材料的制备方法。
背景技术
异步轧制是20世纪60年代开始兴起的一种板带轧制生产技术，它是通过改变上下轧辊轧速使轧辊线速度不同来轧制金属的。70年代异步轧制被用做复合板的生产，称作异步轧制复合法，包括我国在内的许多国家都投入了相当的力量进行基础研究和产业化。异步轧制复合法一般把较硬的金属与快速辊对应，较软的金属与慢速辊对应。异步轧制复合充分利用了“搓轧区”内的相对滑动。一方面，相对滑动的界面摩擦生热，为界面的结合提供能量；另一方面，相对滑动有利于接触表面污染层和氧化膜的破碎和挤出，促进新鲜表面的生成。因此，相对滑动有利于提高界面结合强度，降低平均轧制压力。
爆炸制坯一轧制法是将所需用的基、复材经过爆炸焊接以后，再经过热轧机轧制到所需规格尺寸的复合板带的一种生产方法。此方法是综合爆炸复合技术和轧制技术各自的优点而发展起来的一种新的联合技术，其优点在于：爆炸复合法制坯，保证了两层或三层金属复合板结合区的质量；产品尺寸精度高，表面质量好；增加了生产的灵活性，便于推广。
烧结法是在保护性气氛下，通过加热，使粉末颗粒与复合基板相互结合的复合方法。保护性气体主要采用氢气和氮气等。复合基板需经过脱脂、除锈和打毛等工序预处理。
直接制备覆层合金的粉末。烧结法的基本原理是在高温下，原子振幅加大，发生扩散，从而使异种金属原子形成结合。它主要应用于复合基板与合金覆层的复合。由于在烧结过程中，烧结温度低于高熔点纯金属组元的熔点，所以合金覆层的组织性能非常均匀，是轧制法的有益补充。
铸轧复合法的工艺过程为：将两块钢板叠合，内层涂上剥离剂，四周焊合后放在盛有金属液的铸模中，待液态金属凝固后进行初轧，最后将焊合的边部切掉，即得到复合板。在适当温度及压力下可实现较高的复合强度。此方法工艺简单，成本低，可用于批量生产。
通常人们把等辊径等辊速冷轧复合法简称冷轧复合法。20世纪50年代由美国首先开始研究，提出了以“表面处理+冷轧复合+扩散退火”的三步法生产工艺。与热轧复合法相比，冷轧复合时的首道次变形量更大，一般要达到60%～70%，甚至更高。冷轧复合凭借大的压下量，冷轧重叠的二层或多层金属，使它们产生原子结合或榫扣嵌合，并随后通过扩散退火，使之强化。
通常在大气中，金属表面覆盖一层氧化膜、吸着层，表面有凸凹，这种状态阻碍金属间的结合。鉴于这些情况，1953年前苏联首先开始了真空轧制的试验，随后美国、中国、日本也开始研究。真空轧制复合法分为真空中热轧和冷轧两种情况。真空中热轧的最大特征是：由于不含氧化性气氛，金属表面不形成氧化物、氮化物，使在大气中氧化而难以加工的金属变得容易加工，通过塑性加工生成的金属新生面的本来特性能够充分发挥，并因真空中有助于脱气，可获得清洁的精加工金属表面。
发明内容
本发明提供一种镍铝金属复合材料的制备方法，解决现有金属复合材料强度低、腐蚀率高、耐热温度低和硬度低等技术问题。
本发明采用以下技术方案：一种镍铝金属复合材料的制备方法，步骤为：
第一步：按照组份的质量份数配比称取铝100份、氧化锌20-40份、二硼化钒4-10份、石英30-40份、镍70-90份、三氧化二铁2-12份、内脱模剂10-20份、氧化铝1-5份、钨粉15-35份、二氧化锆5-45份、碳纤维2-6份、CPE2-8份、硝基纤维素10-30份、甲基丙烯酸1-20份、炭黑2-8份；
第二步：将铝、氧化锌、三氧化二铁和镍投入粉磨机中粉磨10-50min，然后投入干燥机中干燥；
第三步：将石英、钨粉、二氧化锆和碳纤维投入带有加热器、温度计和搅拌器的反应釜中，升温至55-75℃，搅拌40-60min，再加入剩余材料，升温至105-145℃，继续搅拌90-120min，搅拌后的产物布置热塑性树脂层；
第四步：在热塑性树脂层上表面依次电沉积氧化锌和铝，在热塑性树脂层下表面依次电沉积三氧化二铁和镍，电沉积后的产物放入煅烧炉中，充入氩气，在1450-1550℃下煅烧2-3h即可。
作为本发明的一种优选技术方案：所述原料按照组份的质量份数配比包括如下：铝100份、氧化锌20份、二硼化钒4份、石英30份、镍70份、三氧化二铁2份、内脱模剂10份、氧化铝1份、钨粉15份、二氧化锆5份、碳纤维2份、CPE2份、硝基纤维素10份、甲基丙烯酸1份、炭黑2份。
作为本发明的一种优选技术方案：所述原料按照组份的质量份数配比包括如下：铝100份、氧化锌40份、二硼化钒10份、石英40份、镍90份、三氧化二铁12份、内脱模剂20份、氧化铝5份、钨粉35份、二氧化锆45份、碳纤维6份、CPE8份、硝基纤维素30份、甲基丙烯酸20份、炭黑8份。
作为本发明的一种优选技术方案：所述原料按照组份的质量份数配比包括如下：铝100份、氧化锌30份、二硼化钒7份、石英35份、镍80份、三氧化二铁7份、内脱模剂15份、氧化铝3份、钨粉25份、二氧化锆25份、碳纤维4份、CPE5份、硝基纤维素20份、甲基丙烯酸10份、炭黑5份。
作为本发明的一种优选技术方案：所述第二步中的干燥温度为65-85℃，干燥时间为35-45min。
作为本发明的一种优选技术方案：所述第三步中的搅拌速度均为250-450r/min。
作为本发明的一种优选技术方案：所述内脱模剂采用硬脂酸钠。
本发明所述一种镍铝金属复合材料的制备方法采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：1、原料来源广泛，强度高，拉伸强度高，弯曲强度高，冲击强度高,冲击强度高达800-1000kJ/m2；2、各个组分之间具有协同作用，生产周期短，耐腐蚀性好，耐酸碱腐蚀，耐磨性高达0.0016-0.002cm3；3、耐热温度高，耐1200-1600℃高温，断裂伸长率高,肖氏硬度800-1200,拉伸强度2400-2800MPa；4、硬度高，各个组分之间产生协同作用，弯曲强度4000-6000MPa，亮度高，使用方便，成本低廉，工艺简单，可以广泛使用。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明：
实施例1：
第一步：按质量份数配比称取：铝100份、氧化锌20份、二硼化钒4份、石英30份、镍70份、三氧化二铁2份、硬脂酸钠10份、氧化铝1份、钨粉15份、二氧化锆5份、碳纤维2份、CPE2份、硝基纤维素10份、甲基丙烯酸1份、炭黑2份。
第二步：将铝、氧化锌、三氧化二铁和镍投入粉磨机中粉磨10min，然后投入干燥机中干燥，干燥温度为65℃，干燥时间为35min。
第三步：将石英、钨粉、二氧化锆和碳纤维投入带有加热器、温度计和搅拌器的反应釜中，升温至55℃，搅拌40min，再加入剩余材料，升温至105℃，继续搅拌90min，搅拌速度均为250r/min，搅拌后的产物布置热塑性树脂层；
第四步：在热塑性树脂层上表面依次电沉积氧化锌和铝，在热塑性树脂层下表面依次电沉积三氧化二铁和镍，电沉积后的产物放入煅烧炉中，充入氩气，在1450℃下煅烧2h即可。
原料来源广泛，强度高，拉伸强度高，弯曲强度高，冲击强度高,冲击强度高达800kJ/m2；各个组分之间具有协同作用，生产周期短，耐腐蚀性好，耐酸碱腐蚀，耐磨性高达0.002cm3；耐热温度高，耐1200℃高温，断裂伸长率高,肖氏硬度800,拉伸强度2400MPa；硬度高，各个组分之间产生协同作用，弯曲强度4000MPa，亮度高，使用方便，成本低廉，工艺简单，可以广泛使用。
实施例2：
第一步：按质量份数配比称取：铝100份、氧化锌40份、二硼化钒10份、石英40份、镍90份、三氧化二铁12份、硬脂酸钠20份、氧化铝5份、钨粉35份、二氧化锆45份、碳纤维6份、CPE8份、硝基纤维素30份、甲基丙烯酸20份、炭黑8份。
第二步：将铝、氧化锌、三氧化二铁和镍投入粉磨机中粉磨50min，然后投入干燥机中干燥，干燥温度为85℃，干燥时间为45min。
第三步：将石英、钨粉、二氧化锆和碳纤维投入带有加热器、温度计和搅拌器的反应釜中，升温至75℃，搅拌60min，再加入剩余材料，升温至145℃，继续搅拌120min，搅拌速度均为450r/min，搅拌后的产物布置热塑性树脂层；
第四步：在热塑性树脂层上表面依次电沉积氧化锌和铝，在热塑性树脂层下表面依次电沉积三氧化二铁和镍，电沉积后的产物放入煅烧炉中，充入氩气，在1550℃下煅烧3h即可。
原料来源广泛，强度高，拉伸强度高，弯曲强度高，冲击强度高,冲击强度高达900kJ/m2；各个组分之间具有协同作用，生产周期短，耐腐蚀性好，耐酸碱腐蚀，耐磨性高达0.0018cm3；耐热温度高，耐1400℃高温，断裂伸长率高,肖氏硬度1000,拉伸强度2600MPa；硬度高，各个组分之间产生协同作用，弯曲强度5000MPa，亮度高，使用方便，成本低廉，工艺简单，可以广泛使用。
实施例3：
第一步：按质量份数配比称取：铝100份、氧化锌30份、二硼化钒7份、石英35份、镍80份、三氧化二铁7份、硬脂酸钠15份、氧化铝3份、钨粉25份、二氧化锆25份、碳纤维4份、CPE5份、硝基纤维素20份、甲基丙烯酸10份、炭黑5份。
第二步：将铝、氧化锌、三氧化二铁和镍投入粉磨机中粉磨30min，然后投入干燥机中干燥，干燥温度为75℃，干燥时间为40min。
第三步：将石英、钨粉、二氧化锆和碳纤维投入带有加热器、温度计和搅拌器的反应釜中，升温至65℃，搅拌50min，再加入剩余材料，升温至125℃，继续搅拌110min，搅拌速度均为350r/min，搅拌后的产物布置热塑性树脂层；
第四步：在热塑性树脂层上表面依次电沉积氧化锌和铝，在热塑性树脂层下表面依次电沉积三氧化二铁和镍，电沉积后的产物放入煅烧炉中，充入氩气，在1500℃下煅烧2.5h即可。
原料来源广泛，强度高，拉伸强度高，弯曲强度高，冲击强度高,冲击强度高达1000kJ/m2；各个组分之间具有协同作用，生产周期短，耐腐蚀性好，耐酸碱腐蚀，耐磨性高达0.0016cm3；耐热温度高，耐1600℃高温，断裂伸长率高,肖氏硬度1200,拉伸强度2800MPa；硬度高，各个组分之间产生协同作用，弯曲强度6000MPa，亮度高，使用方便，成本低廉，工艺简单，可以广泛使用。
以上是对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (7)

1.一种镍铝金属复合材料的制备方法，其特征在于步骤为：
第一步：按照组份的质量份数配比称取铝100份、氧化锌20-40份、二硼化钒4-10份、石英30-40份、镍70-90份、三氧化二铁2-12份、内脱模剂10-20份、氧化铝1-5份、钨粉15-35份、二氧化锆5-45份、碳纤维2-6份、CPE2-8份、硝基纤维素10-30份、甲基丙烯酸1-20份、炭黑2-8份；
第二步：将铝、氧化锌、三氧化二铁和镍投入粉磨机中粉磨10-50min，然后投入干燥机中干燥；
第三步：将石英、钨粉、二氧化锆和碳纤维投入带有加热器、温度计和搅拌器的反应釜中，升温至55-75℃，搅拌40-60min，再加入剩余材料，升温至105-145℃，继续搅拌90-120min，搅拌后的产物布置热塑性树脂层；
第四步：在热塑性树脂层上表面依次电沉积氧化锌和铝，在热塑性树脂层下表面依次电沉积三氧化二铁和镍，电沉积后的产物放入煅烧炉中，充入氩气，在1450-1550℃下煅烧2-3h即可。
2.根据权利要求1所述的镍铝金属复合材料的制备方法，其特征在于：所述原料按照组份的质量份数配比包括如下：铝100份、氧化锌20份、二硼化钒4份、石英30份、镍70份、三氧化二铁2份、内脱模剂10份、氧化铝1份、钨粉15份、二氧化锆5份、碳纤维2份、CPE2份、硝基纤维素10份、甲基丙烯酸1份、炭黑2份。
3.根据权利要求1所述的镍铝金属复合材料的制备方法，其特征在于：所述原料按照组份的质量份数配比包括如下：铝100份、氧化锌40份、二硼化钒10份、石英40份、镍90份、三氧化二铁12份、内脱模剂20份、氧化铝5份、钨粉35份、二氧化锆45份、碳纤维6份、CPE8份、硝基纤维素30份、甲基丙烯酸20份、炭黑8份。
4.根据权利要求1所述的镍铝金属复合材料的制备方法，其特征在于：所述原料按照组份的质量份数配比包括如下：铝100份、氧化锌30份、二硼化钒7份、石英35份、镍80份、三氧化二铁7份、内脱模剂15份、氧化铝3份、钨粉25份、二氧化锆25份、碳纤维4份、CPE5份、硝基纤维素20份、甲基丙烯酸10份、炭黑5份。
5.根据权利要求1所述的镍铝金属复合材料的制备方法，其特征在于：所述第二步中的干燥温度为65-85℃，干燥时间为35-45min。
6.根据权利要求1所述的镍铝金属复合材料的制备方法，其特征在于：所述第三步中的搅拌速度均为250-450r/min。
7.根据权利要求1所述的镍铝金属复合材料的制备方法，其特征在于：所述内脱模剂采用硬脂酸钠。
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