CN111910106A - 一种增强型铝基材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种增强型铝基材料及其制备方法，其中，一种增强型铝基材料，按照重量份数计包括如下组分：100‑200份的铝合金基体、10‑40份的无机填料，所述铝合金基体为Al‑Cu系铝合金、Al‑Mn系铝合金、Al‑Si系铝合金、Al‑Mg系铝合金中的任一种，所述无机填料按照重量份数计包括如下组分：1‑5份的纳米二氧化钛、1‑3份的石墨烯、5‑7份的纳米二氧化硅、5‑10份的碳化硼陶瓷粉，本发明通过添加无机填料的方式，提高了铝基材料的力学性能，使得铝基材料具有更高的机械强度，且通过在制备工艺过程中添加防腐处理，防腐剂能够很好地与铝基材料相结合而形成防腐层，大大提高了耐腐蚀性能。
Description
技术领域
本发明涉及铝基材料领域，具体是一种增强型铝基材料及其制备方法。
背景技术
铝基复合材料是应现代科学发展需求而涌现出的具有强大生命力的材料，它由两种或两种以上性质不同的材料通过各种工艺手段复合而成。铝在制作复合材料上有许多特点,如质量轻、密度小、可塑性好,铝基复合技术容易掌握,易于加工等。此外,铝基复合材料比强度和比刚度高,高温性能好,更耐疲劳和更耐磨,阻尼性能好,热膨胀系数低。同其他复合材料一样,它能组合特定的力学和物理性能,以满足产品的需要。因此,铝基复合材料已成为金属基复合材料中最常用的、最重要的材料之一。目前市场上的铝基材料依然存在耐腐蚀性不足、制备流程成本较高等问题，对铝基材料的性能进行研究改进是十分重要的研究方向。
发明内容
本发明的目的在于提供一种增强型铝基材料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种增强型铝基材料，按照重量份数计包括如下组分：100-200份的铝合金基体、10-40份的无机填料，所述铝合金基体为Al-Cu系铝合金、Al-Mn系铝合金、Al-Si系铝合金、Al-Mg系铝合金中的任一种，所述无机填料按照重量份数计包括如下组分：1-5份的纳米二氧化钛、1-3份的石墨烯、5-7份的纳米二氧化硅、5-10份的碳化硼陶瓷粉。
一种增强型铝基材料的制备方法，具体包括如下步骤：
S1、取适量纳米二氧化钛粉末、石墨烯粉末、纳米二氧化硅粉末、碳化硼陶瓷粉与有机溶剂，加入超声分散机中，超声分散；
S2、将经步骤S1制取的分散液与适量铝合金基体加入球磨机中，球磨搅拌混匀；
S3、将混合物加入旋转蒸发仪中，旋转蒸发，得到粉末固体；
S4、将步骤S3制取的粉末烧结得到板材坯料；
S5、对板材坯料进行表面活性化处理；
S6、在板材坯料表面喷涂防腐剂，随后送入烘箱烘干。
作为本发明进一步的方案：所述步骤S2中的球磨转速为130-170r/min，球磨时间为10-20h。
作为本发明进一步的方案：所述步骤S3中的旋转蒸发速度为40-80rpm，温度为50-70℃，压力为0.01-0.05MPa，时间为1-3h。
作为本发明进一步的方案：所述步骤S4中的烧结温度为650-750℃，升温速率为5-10℃/min。
作为本发明进一步的方案：所述步骤S5中的表面活性化处理具体包括如下步骤：对板材坯料的表面进行喷丸处理，随后使用纯水对板材坯料表面进行超声清洗，再将板材坯料浸泡至碱性溶液中，一段时间后取出，再次清洗，最后送入真空干燥箱中烘干。
作为本发明进一步的方案：所述步骤S6中的防腐剂按照重量份数计包括如下组分：1-5份的硝酸铬、1-3份的磷酸、0.5-1.5份的氟钛酸、10-20份的聚丙烯酸树脂、80-120份的水。
作为本发明进一步的方案：所述步骤S6中的烘干温度为70-90℃，烘干时间为6-8h。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过添加无机填料的方式，提高了铝基材料的力学性能，使得铝基材料具有更高的机械强度，且通过在制备工艺过程中添加防腐处理，防腐剂能够很好地与铝基材料相结合而形成防腐层，大大提高了耐腐蚀性能。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
一种增强型铝基材料，按照重量份数计包括如下组分：100份的铝合金基体、40份的无机填料，所述铝合金基体为Al-Cu系铝合金、Al-Mn系铝合金、Al-Si系铝合金、Al-Mg系铝合金中的任一种，所述无机填料按照重量份数计包括如下组分：1份的纳米二氧化钛、1份的石墨烯、5份的纳米二氧化硅、5份的碳化硼陶瓷粉。
一种增强型铝基材料的制备方法，具体包括如下步骤：
S1、取适量纳米二氧化钛粉末、石墨烯粉末、纳米二氧化硅粉末、碳化硼陶瓷粉与有机溶剂，加入超声分散机中，超声分散；
S2、将经步骤S1制取的分散液与适量铝合金基体加入球磨机中，球磨搅拌混匀；
S3、将混合物加入旋转蒸发仪中，旋转蒸发，得到粉末固体；
S4、将步骤S3制取的粉末烧结得到板材坯料；
S5、对板材坯料进行表面活性化处理；
S6、在板材坯料表面喷涂防腐剂，随后送入烘箱烘干。
所述步骤S2中的球磨转速为130r/min，球磨时间为20h。
所述步骤S3中的旋转蒸发速度为40rpm，温度为50℃，压力为0.01MPa，时间为3h。
所述步骤S4中的烧结温度为650℃，升温速率为5℃/min。
所述步骤S5中的表面活性化处理具体包括如下步骤：对板材坯料的表面进行喷丸处理，随后使用纯水对板材坯料表面进行超声清洗，再将板材坯料浸泡至碱性溶液中，一段时间后取出，再次清洗，最后送入真空干燥箱中烘干。
所述步骤S6中的防腐剂按照重量份数计包括如下组分：1份的硝酸铬、1份的磷酸、0.5份的氟钛酸、10份的聚丙烯酸树脂、80份的水。
所述步骤S6中的烘干温度为70℃，烘干时间为8h。
实施例二：
与实施例一的区别在于：
一种增强型铝基材料，按照重量份数计包括如下组分：150份的铝合金基体、25份的无机填料，所述无机填料按照重量份数计包括如下组分：3份的纳米二氧化钛、2份的石墨烯、6份的纳米二氧化硅、7份的碳化硼陶瓷粉。
所述步骤S2中的球磨转速为150r/min，球磨时间为15h。
所述步骤S3中的旋转蒸发速度为60rpm，温度为60℃，压力为0.03MPa，时间为2h。
所述步骤S4中的烧结温度为700℃，升温速率为8℃/min。
所述步骤S6中的防腐剂按照重量份数计包括如下组分：3份的硝酸铬、2份的磷酸、1份的氟钛酸、15份的聚丙烯酸树脂、100份的水。
所述步骤S6中的烘干温度为80℃，烘干时间为7h。
实施例三：
与实施例一的区别在于：
一种增强型铝基材料，按照重量份数计包括如下组分：200份的铝合金基体、10份的无机填料，所述无机填料按照重量份数计包括如下组分：5份的纳米二氧化钛、3份的石墨烯、7份的纳米二氧化硅、10份的碳化硼陶瓷粉。
所述步骤S2中的球磨转速为170r/min，球磨时间为10h。
所述步骤S3中的旋转蒸发速度为80rpm，温度为70℃，压力为0.05MPa，时间为1h。
所述步骤S4中的烧结温度为750℃，升温速率为10℃/min。
所述步骤S6中的防腐剂按照重量份数计包括如下组分：5份的硝酸铬、3份的磷酸、1.5份的氟钛酸、20份的聚丙烯酸树脂、120份的水。
所述步骤S6中的烘干温度为90℃，烘干时间为6h。
测试例
选取本发明实施例一-三制备的铝基材料，测试其力学性能，结果如下：
| 实施例一 | 实施例二 | 实施例三 | |
| 致密度(％) | 96.5 | 99.0 | 97.1 |
| 显微硬度(GPa) | 4.33 | 4.31 | 4.60 |
| 抗压强度(MPa) | 710 | 701 | 698 |
| 抗拉强度(MPa) | 501 | 460 | 473 |
由上表可以看出，本发明制备的铝基材料有着良好的力学性能。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
Claims (8)
1.一种增强型铝基材料，其特征在于，按照重量份数计包括如下组分：100-200份的铝合金基体、10-40份的无机填料，所述铝合金基体为Al-Cu系铝合金、Al-Mn系铝合金、Al-Si系铝合金、Al-Mg系铝合金中的任一种，所述无机填料按照重量份数计包括如下组分：1-5份的纳米二氧化钛、1-3份的石墨烯、5-7份的纳米二氧化硅、5-10份的碳化硼陶瓷粉。
2.一种增强型铝基材料的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
S1、取适量纳米二氧化钛粉末、石墨烯粉末、纳米二氧化硅粉末、碳化硼陶瓷粉与有机溶剂，加入超声分散机中，超声分散；
S2、将经步骤S1制取的分散液与适量铝合金基体加入球磨机中，球磨搅拌混匀；
S3、将混合物加入旋转蒸发仪中，旋转蒸发，得到粉末固体；
S4、将步骤S3制取的粉末烧结得到板材坯料；
S5、对板材坯料进行表面活性化处理；
S6、在板材坯料表面喷涂防腐剂，随后送入烘箱烘干。
3.根据权利要求2所述的一种增强型铝基材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中的球磨转速为130-170r/min，球磨时间为10-20h。
4.根据权利要求3所述的一种增强型铝基材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中的旋转蒸发速度为40-80rpm，温度为50-70℃，压力为0.01-0.05MPa，时间为1-3h。
5.根据权利要求4所述的一种增强型铝基材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中的烧结温度为650-750℃，升温速率为5-10℃/min。
6.根据权利要求5所述的一种增强型铝基材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S5中的表面活性化处理具体包括如下步骤：对板材坯料的表面进行喷丸处理，随后使用纯水对板材坯料表面进行超声清洗，再将板材坯料浸泡至碱性溶液中，一段时间后取出，再次清洗，最后送入真空干燥箱中烘干。
7.根据权利要求6所述的一种增强型铝基材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S6中的防腐剂按照重量份数计包括如下组分：1-5份的硝酸铬、1-3份的磷酸、0.5-1.5份的氟钛酸、10-20份的聚丙烯酸树脂、80-120份的水。
8.根据权利要求7所述的一种增强型铝基材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S6中的烘干温度为70-90℃，烘干时间为6-8h。
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