CN108359831A - 一种石墨烯复合铝合金的制备方法 - Google Patents

一种石墨烯复合铝合金的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种石墨烯复合铝合金的制备方法，球磨机在对铝合金粉末和石墨烯进行研磨时，可有效地减少石墨烯的体积，并利用铝合金粉末的可塑性，用铝合金粉末将石墨烯粘合到一起，形成铝合金粉末和石墨烯相互包裹的颗粒，然后将颗粒碾压为片状，在将这些片状的石墨烯和铝合金粉末的复合体投入到金属溶液中后，这些复合体能够很快地被分散到金属溶液中，由于石墨烯预先和铝合金粉末在球磨中进行了研磨，使石墨烯的润湿性得到改善。由于石墨烯和铝合金粉末进行了研磨，且铝合金粉末的量要大大超过石墨烯的量，使石墨烯较为快速地在金属溶液中达到均匀分布，所得到的石墨烯铝合金型材的热导率得到极大的改善，同时在铝合金粉末内含有适量的镁合金。

Description

一种石墨烯复合铝合金的制备方法
技术领域
本发明涉及一种石墨烯复合铝合金，具体涉及一种石墨烯复合铝合金的制备方法。
背景技术
铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。工业经济的飞速发展，对铝合金焊接结构件的需求日益增多，使铝合金的焊接性研究也随之深入。目前铝合金是应用最多的合金，合金密度低，但强度比较高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，工业上广泛使用，使用量仅次于钢。一些铝合金可以采用热处理获得良好的机械性能、物理性能和抗腐蚀性能。硬铝合金属AI—Cu—Mg系，一般含有少量的Mn，可热处理强化.其特点是硬度大，但塑性较差。超硬铝属Al一Cu—Mg—Zn系，可热处理强化，是室温下强度最高的铝合金，但耐腐蚀性差，高温软化快。锻铝合金主要是Al—Zn—Mg—Si系合金，虽然加入元素种类多，但是含量少，因而具有优良的热塑性，适宜锻造，故又称锻造铝合金，其中石墨烯就一种很好的增强相，石墨烯是一种完美的sp2杂化的一维碳材料，理论计算显示其具有超高的热导率(5000-6000W/m.K)及力学性能，为引领新材料发展进入了全新的视角，但是如何将石墨烯均匀地分散到铝基体中，怎么在加入石墨烯的同时提高铝合金的力学性能，是现在需要解决的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服是如何将石墨烯均匀地分散到铝基体中，怎么在加入石墨烯的同时提高铝合金的力学性能的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
本发明提供了一种石墨烯复合铝合金，制备方法如下：
步骤一：将粉状氟钛酸钾放入烘烤机内烘烤三个小时500℃，去除结晶水，然后进行冷却、研磨和筛选得到粒度≤300μm的粉末添加剂；
步骤二：将6系铝合金和金属镁放置在坩埚，在高温下熔融，高温下熔融1-2小时，熔铸温度为500-800℃，将所述步骤一中的粉末添加剂放置于高温铝合金和金属镁中，并在溶液中通入含有氨气的惰性气体，得到金属溶液；
步骤三：将步骤二得到的金属溶液精炼、扒渣、静置和球磨，得到铝合金粉末；
步骤四：将步骤三所述的铝合金粉末和石墨烯利用球磨机进行球磨，制成石墨烯和铝合金粉末的复合颗粒，复合颗粒的粒径为2-4mm；
步骤五：将步骤四中的所述复合颗粒进行碾压，碾压为0.5-1.5mm的片体；
步骤六：将步骤四中的所述复合颗粒放入转速为200-230r/min的VC高效混合机中混合20-30min；
步骤七：将步骤六中所制混合粉体和硬脂酸置于搅拌式球磨机中，充入液氮，待液氮浸没磨球时开始球磨，球料比为40∶1，球磨时间为2-3小时；
步骤八：将步骤七所制的粉末放置在坩埚内，在高温下熔融2-3小时，熔铸温度为1000-1200℃，并在溶液中通入含有氨气的惰性气体，得到金属溶液；
步骤九：将步骤八所制的金属溶液精炼、扒渣后，将步骤五所制的片体放入金属溶液内，并保持搅拌1-1.5小时；然后将金属溶液进行浇注，得到石墨烯铝合金型材。
作为本发明的一种优选技术方案，在所述步骤二中按金属熔体质量的15-18％加入所述氟钛酸钾粉末添加剂。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤六的所述VC高效混合机为锥形筒体，筒内中心装有搅拌主轴。
作为本发明的一种优选技术方案，所述所述步骤四中所述石墨烯和铝合金粉末的重量比为1∶15-18。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤九浇注的温度控住在600-780℃。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤二内的铝合金和金属镁的重量比为100∶5。
本发明所达到的有益效果是：球磨机在对铝合金粉末和石墨烯进行研磨时，可有效地减少石墨烯的体积，并利用铝合金粉末的可塑性，用铝合金粉末将石墨烯粘合到一起，形成铝合金粉末和石墨烯相互包裹的颗粒，然后将颗粒碾压为片状，在将这些片状的石墨烯和铝合金粉末的复合体投入到金属溶液中后，这些复合体能够很快地被分散到金属溶液中，由于石墨烯预先和铝合金粉末在球磨中进行了研磨，使石墨烯的润湿性得到改善。由于石墨烯和铝合金粉末进行了研磨，且铝合金粉末的量要大大超过石墨烯的量，使石墨烯较为快速地在金属溶液中达到均匀分布，所得到的石墨烯铝合金型材的热导率得到极大的改善，同时在铝合金粉末内含有适量的镁合金，可以极大降低铝合金的密度，从而提高石墨烯铝合金型材的延伸率、抗拉强度和疲劳强度，通过在6系铝合金内加入氟钛酸钾粉末添加剂并通入含氨气体后，生成增强颗粒，通过多次大的变形，实现了石墨烯材料和铝合金粉末的良好结合，可以使石墨烯复合铝合金材料达到很高的致密度，提高了基本的力学性能，明显提高了石墨烯复合铝合金材料的强度、韧性以及耐磨性能。
具体实施方式
实施例1
本发明提供一种石墨烯复合铝合金，制备方法如下：
骤一：将粉状氟钛酸钾放入烘烤机内烘烤三个小时500℃，去除结晶水，然后进行冷却、研磨和筛选得到粒度≤300μm的粉末添加剂；
步骤二：将6系铝合金和金属镁放置在坩埚，在高温下熔融，高温下熔融1-2小时，熔铸温度为500-800℃，将所述步骤一中的粉末添加剂放置于高温铝合金和金属镁中，并在溶液中通入含有氨气的惰性气体，得到金属溶液；
步骤三：将步骤二得到的金属溶液精炼、扒渣、静置和球磨，得到铝合金粉末；
步骤四：将步骤三所述的铝合金粉末和石墨烯利用球磨机进行球磨，制成石墨烯和铝合金粉末的复合颗粒，复合颗粒的粒径为2-4mm；
步骤五：将步骤四中的所述复合颗粒进行碾压，碾压为0.5-1.5mm的片体；
步骤六：将步骤四中的所述复合颗粒放入转速为200-230r/min的VC高效混合机中混合20-30min；
步骤七：将步骤六中所制混合粉体和硬脂酸置于搅拌式球磨机中，充入液氮，待液氮浸没磨球时开始球磨，球料比为40∶1，球磨时间为2-3小时；
步骤八：将步骤七所制的粉末放置在坩埚内，在高温下熔融2-3小时，熔铸温度为1000-1200℃，并在溶液中通入含有氨气的惰性气体，得到金属溶液；
步骤九：将步骤八所制的金属溶液精炼、扒渣后，将步骤五所制的片体放入金属溶液内，并保持搅拌1-1.5小时；然后将金属溶液进行浇注，得到石墨烯铝合金型材。
在步骤二中按金属熔体质量的15-18％加入氟钛酸钾粉末添加剂。
步骤六的VC高效混合机为锥形筒体，筒内中心装有搅拌主轴。
步骤四中石墨烯和铝合金粉末的重量比为1∶15-18。
步骤九浇注的温度控住在600-780℃。
步骤二内的铝合金和金属镁的重量比为100∶5。
实施例2
本发明提供一种石墨烯复合铝合金，制备方法如下：
骤一：将粉状氟钛酸钾放入烘烤机内烘烤三个小时500℃，去除结晶水，然后进行冷却、研磨和筛选得到粒度≤300μm的粉末添加剂；
步骤二：将6系铝合金放置在坩埚，在高温下熔融，高温下熔融1-2小时，熔铸温度为500-800℃，将所述步骤一中的粉末添加剂放置于高温铝合金和金属镁中，并在溶液中通入含有氨气的惰性气体，得到金属溶液；
步骤三：将步骤二得到的金属溶液精炼、扒渣、静置和球磨，得到铝合金粉末；
步骤四：将步骤三所述的铝合金粉末和石墨烯利用球磨机进行球磨，制成石墨烯和铝合金粉末的复合颗粒，复合颗粒的粒径为2-4mm；
步骤五：将步骤四中的所述复合颗粒进行碾压，碾压为0.5-1.5mm的片体；
步骤六：将步骤四中的所述复合颗粒放入转速为200-230r/min的VC高效混合机中混合20-30min；
步骤七：将步骤六中所制混合粉体和硬脂酸置于搅拌式球磨机中，没磨球时开始球磨，球料比为40∶1，球磨时间为1小时；
步骤八：将步骤七所制的粉末放置在坩埚内，在高温下熔融1小时，熔铸温度为800-100℃，并在溶液中通入含有氨气的惰性气体，得到金属溶液；
步骤九：将步骤八所制的金属溶液精炼、扒渣后，将步骤五所制的片体放入金属溶液内；然后将金属溶液进行浇注，得到石墨烯铝合金型材。
在步骤二中按金属熔体质量的10-15％加入氟钛酸钾粉末添加剂。
步骤六的VC高效混合机为锥形筒体，筒内中心装有搅拌主轴。
步骤四中石墨烯和铝合金粉末的重量比为1∶10。
步骤九浇注的温度控住在600-780℃。
实施例3
本发明提供一种石墨烯复合铝合金，制备方法如下：
步骤一：将6系铝合金和金属镁放置在坩埚，在高温下熔融，高温下熔融1-2小时，熔铸温度为500-800℃，并在溶液中通入含有氨气的惰性气体，得到金属溶液；
步骤二：将步骤一得到的金属溶液精炼、扒渣、静置和球磨，得到铝合金粉末；
步骤三：将步骤三所述的铝合金粉末和石墨烯利用球磨机进行球磨，制成石墨烯和铝合金粉末的复合颗粒，复合颗粒的粒径为5-10mm；
步骤四：将步骤四中的所述复合颗粒进行碾压，碾压为1.5-2.5mm的片体；
步骤五：将步骤三中的所述复合颗粒放入转速为200-230r/min的VC高效混合机中混合20-30min；
步骤六：将步骤六中所制混合粉体和硬脂酸置于搅拌式球磨机中，充入液氮，待液氮浸没磨球时开始球磨，球料比为40∶1，球磨时间为2-3小时；
步骤七：将步骤七所制的粉末放置在坩埚内，在高温下熔融2-3小时，熔铸温度为1000-1200℃，，得到金属溶液；
步骤八：将步骤八所制的金属溶液精炼、扒渣后，将步骤五所制的片体放入金属溶液内，并保持搅拌1-1.5小时；然后将金属溶液进行浇注，得到石墨烯铝合金型材。
在步骤二中按金属熔体质量的15-18％加入氟钛酸钾粉末添加剂。
步骤六的VC高效混合机为锥形筒体，筒内中心装有搅拌主轴。
步骤四中石墨烯和铝合金粉末的重量比为1∶8。
步骤九浇注的温度控住在200-500℃。
步骤二内的铝合金和金属镁的重量比为100∶10。
实施例对比表
序号 拉伸强度/MPa 硬度/HRC 屈服强度/MPa 热导率W/mK
实施例1 700 200 690 350
实施例2 620 160 570 320
实施例3 630 180 630 300
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种石墨烯复合铝合金，其特征在于，制备方法如下：
步骤一：将粉状氟钛酸钾放入烘烤机内烘烤三个小时500℃，去除结晶水，然后进行冷却、研磨和筛选得到粒度≤300μm的粉末添加剂；
步骤二：将6系铝合金和金属镁放置在坩埚，在高温下熔融，高温下熔融1-2小时，熔铸温度为500-800℃，将所述步骤一中的粉末添加剂放置于高温铝合金和金属镁中，并在溶液中通入含有氨气的惰性气体，得到金属溶液；
步骤三：将步骤二得到的金属溶液精炼、扒渣、静置和球磨，得到铝合金粉末；
步骤四：将步骤三所述的铝合金粉末和石墨烯利用球磨机进行球磨，制成石墨烯和铝合金粉末的复合颗粒，复合颗粒的粒径为2-4mm；
步骤五：将步骤四中的所述复合颗粒进行碾压，碾压为0.5-1.5mm的片体；
步骤六：将步骤四中的所述复合颗粒放入转速为200-230r/min的VC高效混合机中混合20-30min；
步骤七：将步骤六中所制混合粉体和硬脂酸置于搅拌式球磨机中，充入液氮，待液氮浸没磨球时开始球磨，球料比为40∶1，球磨时间为2-3小时；
步骤八：将步骤七所制的粉末放置在坩埚内，在高温下熔融2-3小时，熔铸温度为1000-1200℃，并在溶液中通入含有氨气的惰性气体，得到金属溶液；
步骤九：将步骤八所制的金属溶液精炼、扒渣后，将步骤五所制的片体放入金属溶液内，并保持搅拌1-1.5小时；然后将金属溶液进行浇注，得到石墨烯铝合金型材。
2.根据权利要求1所述的一种石墨烯复合铝合金的制备方法，其特征在于，在所述步骤二中按金属熔体质量的15-18％加入所述氟钛酸钾粉末添加剂。
3.根据权利要求1所述的一种石墨烯复合铝合金的制备方法，其特征在于，所述步骤六的所述VC高效混合机为锥形筒体，筒内中心装有搅拌主轴。
4.根据权利要求1所述的一种石墨烯复合铝合金的制备方法，其特征在于，所述步骤四中所述石墨烯和铝合金粉末的重量比为1∶15-18。
5.根据权利要求1所述的一种石墨烯复合铝合金的制备方法，其特征在于，所述步骤九浇注的温度控住在600-780℃。
6.根据权利要求1所述的一种石墨烯复合铝合金的制备方法，其特征在于，所述步骤二内的铝合金和金属镁的重量比为100∶5。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114150194A (zh) * 2021-11-30 2022-03-08 苏州久越金属科技有限公司 高导热性改性铝合金材料、制备方法及5g通讯设备腔体

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160086150A (ko) * 2015-01-09 2016-07-19 국민대학교산학협력단 알루미늄-그래핀 복합재, 및 이의 제조 방법
CN106756176A (zh) * 2017-01-26 2017-05-31 苏州思创源博电子科技有限公司 一种复合铝合金材料的制备方法
CN106756175A (zh) * 2017-01-26 2017-05-31 苏州思创源博电子科技有限公司 一种石墨烯复合铝合金的制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160086150A (ko) * 2015-01-09 2016-07-19 국민대학교산학협력단 알루미늄-그래핀 복합재, 및 이의 제조 방법
CN106756176A (zh) * 2017-01-26 2017-05-31 苏州思创源博电子科技有限公司 一种复合铝合金材料的制备方法
CN106756175A (zh) * 2017-01-26 2017-05-31 苏州思创源博电子科技有限公司 一种石墨烯复合铝合金的制备方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114150194A (zh) * 2021-11-30 2022-03-08 苏州久越金属科技有限公司 高导热性改性铝合金材料、制备方法及5g通讯设备腔体

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