CN112695231A - 一种施工用升降电机的壳体材料及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种施工用升降电机的壳体材料及制备方法，壳体材料包括一定量的硅、铜、镁、钴、锆、锡、导热材料、Al以及不可避免的杂质。制备方法包括如下方法：按配方量混合铝粉、硅粉、铜粉、镁粉、锡粉以及粘结剂，球磨时使用无水乙醇浸没研磨料，得到第一研磨料；热处理第一研磨料，降温后得到第二研磨料；按配方量球磨混合钴粉、锆粉、第二研磨料以及粘结剂，球磨时使用无水乙醇浸没研磨料，得到第三研磨料；热处理第三研磨料，降温后得到第四研磨料；按配方量均匀混合第四研磨料与导热材料，所得混合料首先进行冷等静压成型，然后进行热等静压，得到所述壳体材料。所得壳体材料具有较高的机械强度以及导热率，且重量较轻，便于工业应用。

Description

一种施工用升降电机的壳体材料及制备方法
技术领域
本发明属于材料技术领域，涉及一种电机壳体材料，尤其涉及一种施工用升降电机的壳体材料及制备方法。
背景技术
随着现代建筑施工技术进步和装备发展要求，对高层建筑施工升降机的要求越来越过。目前，国内外变频调速施工升降机普遍采用的为三相异步电动机，但存在电机使用过程中产生热量较大，影响电机使用寿命的缺陷。
CN 207200455U公开了一种高效散热的电机机壳，包括机壳本体、设于机壳本体外侧的外散热结构，所述外散热结构包括设于所述机壳本体四角的角散热块、设于所述机壳本体边侧的边散热筋组；所述角散热块沿所述电机机壳长度方向设置，其内通过外散热片分割为多个外散热腔体，且每个外散热腔内具有与外界进行热交换的角散热孔；所述边散热筋组包括多个长度从所述机壳本体拐角处自其轴心方向逐渐变短的边散热筋条，相邻所述边散热筋条之间设有边散热孔。所述电机机壳通过对壳体结构的改进来改善壳体的散热效果，除此之外，还可以对电机壳体的材料进行改进。
电机外壳通常采用碳钢、铸钢、铝材等金属材料制成，金属材料虽然强度高，导热性好，但是质量重且易腐蚀。高分子材料具有重量轻、耐腐蚀、易加工等特点，但其机械强度不高，导热性较差，一般而言，是不适合用作电机外壳材料的；铝合金材料与钢材相比较，电机自重减轻很多，但生产成本以及效率、轻量化依然是行业普遍关注的问题。
CN 105375669A公开了一种促进散热的发电机外壳材料，包括导热硅胶、导热石墨膜以及金属铜基板，导热硅胶涂覆于导热石墨膜上，所述导热石墨膜的厚度小于导热硅胶的厚度。其通过散热性较好的铜作为基础材质，在此基础上涂覆了导热硅胶和导热石墨膜两种性能优良的膜材料，使得材料整体散热性能显著提升，但该发电机外壳材料需要在铜基板外侧复合其他两层材料，不仅提高了发电机外壳的重量，其散热性能是否能够得到提高也有待考证。
CN 110358294A公开了一种高强度导热尼龙复合材料及其制备方法和应用，该导热尼龙复合材料包括100份尼龙树脂，50-100份增强材料，0.5-2份导热材料，5-20份流动改性剂，0.3-0.8份分散剂，0.1-0.6份润滑剂，0.1-0.8份抗氧剂以及0.2-0.6份偶联剂。制备方法包括如下步骤：(1)按照配方量将导热材料与偶联剂加入到加热搅拌机中进行低速搅拌；(2)将加热搅拌机中依次加入原料组分中的分散剂、润滑剂和抗氧剂，加热至60-120℃后，搅拌1-6min，得到混合助剂；(3)将混合助剂、流动改性剂和尼龙树脂混合后共挤出，经冷却、切粒后得到导热流动母粒；(4)将导热流动母粒以及增强纤维和剩余的尼龙树脂混合后进行共挤出，得到高强度尼龙复合材料。虽然该高强度尼龙复合材料具有一定的强度，但不耐高温，且制备方法难以实现工业化生产。
CN 108179334A公开了一种电动机壳用材料及其制备方法，按质量百分含量计，所述电动机壳用材料由以下组分组成：6-10％的铜，5-8％的镁，3-5％的锰，3-5％的钛，1-3％的石墨烯以及0.5-2％的二氧化钼，余量为铝。制备方法为：按照配方量首先混合镁和铝，加热熔化后加入铜和锰，升温至1200-1300℃熔化，最后加入钛，升温至1550-1600℃熔化，得到合金液；按配方量加入二氧化钼到合金液中，保温后进行冷却，得到合金材料；合金材料进行机械破碎与研磨后，得到合金粉末；将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。所得电动机壳用材料的机械性能和散热系数较高，能够延长电机使用寿命，但其重量以及散热系数能够实现进一步降低。
对此，需要提供一种新的电机壳体材料及制备方法，尤其需要提供一种施工用升降电机的壳体材料及制备方法。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种施工用升降电机的壳体材料及制备方法，所述壳体材料具有较高的机械强度以及导热率，且重量较轻，便于工业应用；且壳体材料用于升降电机的外壳时，壳体温度不超过30℃，有效提高了电机的使用寿命。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种施工用升降电机的壳体材料，以质量百分数计，所述壳体材料包括：Si 8-12wt％，Cu 1-2wt％，Mg 1-2wt％，Co 0.3-0.5wt％，Zr 0.5-0.8wt％，Sn 0.5-0.8wt％，导热材料0.5-1.5wt％，余量为Al以及不可避免的杂质。
本发明通过Co、Zr与Sn的定量添加，使其能够与Al协同配合，使壳体材料具有较高的机械性能；然后通过导热材料的添加，能够提高所得壳体材料的导热系数，且不对壳体材料的机械性能产生影响，从而使所述壳体材料兼具良好的机械性能和散热性能。
本发明所述壳体材料中Si的质量分数为8-12wt％，例如可以是8wt％、8.5wt％、9wt％、9.5wt％、10wt％、10.5wt％、11wt％、11.5wt％或12wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为9-11wt％。
本发明所述壳体材料中Cu的质量分数为1-2wt％，例如可以是1wt％、1.1wt％、1.2wt％、1.3wt％、1.4wt％、1.5wt％、1.6wt％、1.7wt％、1.8wt％、1.9wt％或2wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为1.2-1.8wt％。
本发明所述壳体材料中Mg的质量分数为1-2wt％，例如可以是1wt％、1.1wt％、1.2wt％、1.3wt％、1.4wt％、1.5wt％、1.6wt％、1.7wt％、1.8wt％、1.9wt％或2wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为1.2-1.8wt％。
本发明所述壳体材料中Co的质量分数为0.3-0.5wt％，例如可以是0.3wt％、0.35wt％、0.4wt％、0.45wt％或0.5wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为0.35-0.45wt％。
本发明所述壳体材料中Zr的质量分数为0.5-0.8wt％，例如可以是0.5wt％、0.55wt％、0.6wt％、0.65wt％、0.7wt％、0.75wt％或0.8wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为0.6-0.7wt％。
本发明所述壳体材料中Sn的质量分数为0.5-0.8wt％，例如可以是0.5wt％、0.55wt％、0.6wt％、0.65wt％、0.7wt％、0.75wt％或0.8wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为0.6-0.7wt％。
本发明所述壳体材料中导热材料的质量分数为0.5-1.5wt％，例如可以是0.5wt％、0.6wt％、0.7wt％、0.8wt％、0.9wt％、1wt％、1.1wt％、1.2wt％、1.3wt％、1.4wt％或1.5wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为0.8-1.2wt％。
优选地，所述导热材料包括碳纤维、石墨烯或碳纳米管中的任意一种或至少两种的组合。典型但非限制性的组合包括碳纤维与石墨烯的组合，石墨烯与碳纳米管的组合，碳纤维与碳纳米管的组合，或碳纤维、石墨烯与碳纳米管的组合。
优选地，以质量百分数计，所述壳体材料包括：Si 9-11wt％，Cu 1.2-1.8wt％，Mg1.2-1.8wt％，Co 0.35-0.45wt％，Zr 0.6-0.7wt％，Sn 0.6-0.7wt％，碳纤维0.8-1.2wt％，余量为Al以及不可避免的杂质。
优选地，所述碳纤维的平均长度为100-200μm，例如可以是100μm、110μm、120μm、130μm、140μm、150μm、160μm、170μm、180μm、190μm或200μm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
第二方面，本发明提供了一种如第一方面所述壳体材料的制备方法，所述制备方法包括如下方法：
(1)按配方量混合铝粉、硅粉、铜粉、镁粉、锡粉以及粘结剂，球磨时使用无水乙醇浸没研磨料，得到第一研磨料；
(2)热处理步骤(1)所得第一研磨料，降温后得到第二研磨料；
(3)按配方量球磨混合钴粉、锆粉、步骤(2)所得第二研磨料以及粘结剂，球磨时使用无水乙醇浸没研磨料，得到第三研磨料；
(4)热处理步骤(3)所得第三研磨料，降温后得到第四研磨料；
(5)按配方量均匀混合第四研磨料与导热材料，所得混合料首先进行冷等静压成型，然后进行热等静压，得到所述壳体材料。
本发明使用湿法球磨的方法混合铝粉、硅粉、铜粉、镁粉、锡粉以及粘结剂，使各个原料能够均匀混合，并得到粒径较小、具有较大比表面积的第一研磨料。其中，粘结剂的添加能够使各物料结合的更加紧密，通过热处理后能够去除粘结剂，从而得到具有孔洞的第二研磨料，便于第二研磨料与钴粉、锆粉的混合。而后热处理去除第三研磨料中的粘结剂，使所得材料质轻且便于与导热材料的混合，从而得到兼具良好机械强度与导热性能的壳体材料。
优选地，步骤(1)所述粘结剂包括环氧树脂和/或酚醛树脂。
优选地，步骤(1)所述粘结剂的添加量为第一研磨料的5-8wt％，例如可以是5wt％、5.5wt％、6wt％、6.5wt％、7wt％、7.5wt％或8wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(1)所述第一研磨料的平均粒径为30-50μm，例如可以是30μm、32μm、35μm、38μm、40μm、42μm、45μm、48μm或50μm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)所述热处理的温度为600-800℃，例如可以是600℃、650℃、700℃、750℃或800℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(3)所述粘结剂包括环氧树脂和/或酚醛树脂。
优选地，步骤(3)所述粘结剂的添加量为第三研磨料的6-9wt％，例如可以是6wt％、6.5wt％、7wt％、7.5wt％、8wt％、8.5wt％或9wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(3)所述第三研磨料的平均粒径为30-50μm，例如可以是30μm、32μm、35μm、38μm、40μm、42μm、45μm、48μm或50μm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(4)所述热处理的温度为600-800℃，例如可以是600℃、650℃、700℃、750℃或800℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(5)所述冷等静压的绝对压力为100-120MPa，例如可以是100MPa、105MPa、110MPa、115MPa或120MPa，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(5)所述冷等静压的保压时间为20-30min，例如可以是20min、21min、22min、23min、24min、25min、26min、27min、28min、29min或30min，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(5)所述热等静压的温度为600-700℃，例如可以是600℃、610℃、620℃、630℃、640℃、650℃、660℃、670℃、680℃、690℃或700℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(5)所述热等静压的绝对压力为150-180MPa，例如可以是150MPa、155MPa、160MPa、165MPa、170MPa、175MPa或180MPa，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(5)所述热等静压的保压时间为2-3h，例如可以是2h、2.1h、2.2h、2.3h、2.4h、2.5h、2.6h、2.7h、2.8h、2.9h或3h，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述制备方法还包括热等静压后进行退火处理的步骤。
优选地，所述退火处理的温度为300-360℃，例如可以是300℃、310℃、320℃、330℃、340℃、350℃或360℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述退火处理的保温时间为2-4h，例如可以是2h、2.5h、3h、3.5h或4h，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
作为本发明所述制备方法的优选技术方案，所述制备方法包括如下步骤：
(1)按配方量混合铝粉、硅粉、铜粉、镁粉、锡粉以及粘结剂，球磨时使用无水乙醇浸没研磨料，得到平均粒径为30-50μm的第一研磨料；粘结剂的添加量为第一研磨料的5-8wt％；
(2)600-800℃条件下热处理步骤(1)所得第一研磨料，使第一研磨料中的粘结剂得到去除，降温后得到第二研磨料；
(3)按配方量球磨混合钴粉、锆粉、步骤(2)所得第二研磨料以及粘结剂，球磨时使用无水乙醇浸没研磨料，得到平均粒径为30-50μm的第三研磨料；粘结剂的添加量为第三研磨料的6-9wt％；
(4)600-800℃条件下热处理步骤(3)所得第三研磨料，使第三研磨料中的粘结剂得到去除，降温后得到第四研磨料；
(5)按配方量均匀混合第四研磨料与导热材料，所得混合料首先进行冷等静压成型，然后依次进行热等静压与退火处理，所述冷等静压的绝对压力为100-120MPa，保压时间为20-30min；所述热等静压的温度为600-700℃，绝对压力为150-180MPa，保压时间为2-3h；所述退火处理的温度为300-360℃，保温时间为2-4h，得到所述壳体材料。
本发明所述的数值范围不仅包括上述例举的点值，还包括没有例举出的上述数值范围之间的任意的点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明通过Co、Zr与Sn的定量添加，使其能够与Al协同配合，使壳体材料具有较高的机械性能；然后通过导热材料的添加，能够提高所得壳体材料的导热系数，且不对壳体材料的机械性能产生影响，从而使所述壳体材料兼具良好的机械性能和散热性能；
(2)本发明使用湿法球磨的方法混合铝粉、硅粉、铜粉、镁粉、锡粉以及粘结剂，使各个原料能够均匀混合，并得到粒径较小、具有较大比表面积的第一研磨料。其中，粘结剂的添加能够使各物料结合的更加紧密，通过热处理后能够去除粘结剂，从而得到具有孔洞的第二研磨料，便于第二研磨料与钴粉、锆粉的混合。而后热处理去除第三研磨料中的粘结剂，使所得材料质轻且便于与导热材料的混合，从而得到兼具良好机械强度与导热性能的壳体材料。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
本实施例提供了一种壳体材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
以质量百分数计，所述壳体材料包括：Si 10wt％，Cu 1.5wt％，Mg 1.5wt％，Co0.4wt％，Zr 0.65wt％，Sn 0.65wt％，碳纤维1wt％，余量为Al以及不可避免的杂质；所述碳纤维的平均长度为150μm。
(1)按配方量混合铝粉、硅粉、铜粉、镁粉、锡粉以及粘结剂，球磨时使用无水乙醇浸没研磨料，得到平均粒径为40μm的第一研磨料；粘结剂的添加量为第一研磨料的6.5wt％；粘结剂为环氧树脂；
(2)700℃条件下热处理步骤(1)所得第一研磨料，使第一研磨料中的粘结剂得到去除，降温后得到第二研磨料；
(3)按配方量球磨混合钴粉、锆粉、步骤(2)所得第二研磨料以及粘结剂，球磨时使用无水乙醇浸没研磨料，得到平均粒径为40μm的第三研磨料；粘结剂的添加量为第三研磨料的7.5wt％；粘结剂为环氧树脂；
(4)700℃条件下热处理步骤(3)所得第三研磨料，使第三研磨料中的粘结剂得到去除，降温后得到第四研磨料；
(5)按配方量均匀混合第四研磨料与导热材料，所得混合料首先进行冷等静压成型，然后依次进行热等静压与退火处理，所述冷等静压的绝对压力为110MPa，保压时间为25min；所述热等静压的温度为650℃，绝对压力为165MPa，保压时间为2.5h；所述退火处理的温度为330℃，保温时间为3h，得到所述壳体材料。
实施例2
本实施例提供了一种壳体材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
以质量百分数计，所述壳体材料包括：Si 9wt％，Cu 1.8wt％，Mg 1.8wt％，Co0.45wt％，Zr 0.6wt％，Sn 0.6wt％，碳纤维0.8wt％，余量为Al以及不可避免的杂质；所述碳纤维的平均长度为120μm。
(1)按配方量混合铝粉、硅粉、铜粉、镁粉、锡粉以及粘结剂，球磨时使用无水乙醇浸没研磨料，得到平均粒径为45μm的第一研磨料；粘结剂的添加量为第一研磨料的6wt％；粘结剂为酚醛树脂；
(2)650℃条件下热处理步骤(1)所得第一研磨料，使第一研磨料中的粘结剂得到去除，降温后得到第二研磨料；
(3)按配方量球磨混合钴粉、锆粉、步骤(2)所得第二研磨料以及粘结剂，球磨时使用无水乙醇浸没研磨料，得到平均粒径为45μm的第三研磨料；粘结剂的添加量为第三研磨料的7wt％；粘结剂为酚醛树脂；
(4)650℃条件下热处理步骤(3)所得第三研磨料，使第三研磨料中的粘结剂得到去除，降温后得到第四研磨料；
(5)按配方量均匀混合第四研磨料与导热材料，所得混合料首先进行冷等静压成型，然后依次进行热等静压与退火处理，所述冷等静压的绝对压力为105MPa，保压时间为28min；所述热等静压的温度为620℃，绝对压力为160MPa，保压时间为2.8h；所述退火处理的温度为320℃，保温时间为3.5h，得到所述壳体材料。
实施例3
本实施例提供了一种壳体材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
以质量百分数计，所述壳体材料包括：Si 8wt％，Cu 2wt％，Mg 1wt％，Co0.35wt％，Zr 0.7wt％，Sn 0.7wt％，碳纤维1.2wt％，余量为Al以及不可避免的杂质；所述碳纤维的平均长度为180μm。
(1)按配方量混合铝粉、硅粉、铜粉、镁粉、锡粉以及粘结剂，球磨时使用无水乙醇浸没研磨料，得到平均粒径为50μm的第一研磨料；粘结剂的添加量为第一研磨料的5wt％；粘结剂为酚醛树脂；
(2)600℃条件下热处理步骤(1)所得第一研磨料，使第一研磨料中的粘结剂得到去除，降温后得到第二研磨料；
(3)按配方量球磨混合钴粉、锆粉、步骤(2)所得第二研磨料以及粘结剂，球磨时使用无水乙醇浸没研磨料，得到平均粒径为50μm的第三研磨料；粘结剂的添加量为第三研磨料的6wt％；粘结剂为环氧树脂；
(4)600℃条件下热处理步骤(3)所得第三研磨料，使第三研磨料中的粘结剂得到去除，降温后得到第四研磨料；
(5)按配方量均匀混合第四研磨料与导热材料，所得混合料首先进行冷等静压成型，然后依次进行热等静压与退火处理，所述冷等静压的绝对压力为100MPa，保压时间为30min；所述热等静压的温度为600℃，绝对压力为150MPa，保压时间为3h；所述退火处理的温度为300℃，保温时间为4h，得到所述壳体材料。
实施例4
本实施例提供了一种壳体材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
以质量百分数计，所述壳体材料包括：Si 11wt％，Cu 1wt％，Mg 2wt％，Co0.3wt％，Zr 0.8wt％，Sn 0.5wt％，碳纤维0.5wt％，余量为Al以及不可避免的杂质；所述碳纤维的平均长度为100μm。
(1)按配方量混合铝粉、硅粉、铜粉、镁粉、锡粉以及粘结剂，球磨时使用无水乙醇浸没研磨料，得到平均粒径为35μm的第一研磨料；粘结剂的添加量为第一研磨料的7wt％；粘结剂为环氧树脂；
(2)750℃条件下热处理步骤(1)所得第一研磨料，使第一研磨料中的粘结剂得到去除，降温后得到第二研磨料；
(3)按配方量球磨混合钴粉、锆粉、步骤(2)所得第二研磨料以及粘结剂，球磨时使用无水乙醇浸没研磨料，得到平均粒径为35μm的第三研磨料；粘结剂的添加量为第三研磨料的8wt％；粘结剂为酚醛树脂；
(4)750℃条件下热处理步骤(3)所得第三研磨料，使第三研磨料中的粘结剂得到去除，降温后得到第四研磨料；
(5)按配方量均匀混合第四研磨料与导热材料，所得混合料首先进行冷等静压成型，然后依次进行热等静压与退火处理，所述冷等静压的绝对压力为115MPa，保压时间为23min；所述热等静压的温度为680℃，绝对压力为170MPa，保压时间为2.2h；所述退火处理的温度为350℃，保温时间为2.5h，得到所述壳体材料。
实施例5
本实施例提供了一种壳体材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
以质量百分数计，所述壳体材料包括：Si 12wt％，Cu 1.2wt％，Mg 1.2wt％，Co0.5wt％，Zr 0.5wt％，Sn 0.8wt％，碳纤维1.5wt％，余量为Al以及不可避免的杂质；所述碳纤维的平均长度为200μm。
(1)按配方量混合铝粉、硅粉、铜粉、镁粉、锡粉以及粘结剂，球磨时使用无水乙醇浸没研磨料，得到平均粒径为30μm的第一研磨料；粘结剂的添加量为第一研磨料的8wt％；粘结剂为环氧树脂；
(2)800℃条件下热处理步骤(1)所得第一研磨料，使第一研磨料中的粘结剂得到去除，降温后得到第二研磨料；
(3)按配方量球磨混合钴粉、锆粉、步骤(2)所得第二研磨料以及粘结剂，球磨时使用无水乙醇浸没研磨料，得到平均粒径为30μm的第三研磨料；粘结剂的添加量为第三研磨料的9wt％；粘结剂为环氧树脂；
(4)800℃条件下热处理步骤(3)所得第三研磨料，使第三研磨料中的粘结剂得到去除，降温后得到第四研磨料；
(5)按配方量均匀混合第四研磨料与碳纤维，所得混合料首先进行冷等静压成型，然后依次进行热等静压与退火处理，所述冷等静压的绝对压力为120MPa，保压时间为20min；所述热等静压的温度为700℃，绝对压力为180MPa，保压时间为2h；所述退火处理的温度为360℃，保温时间为2h，得到所述壳体材料。
实施例6
本实施例提供了一种壳体材料的制备方法，除碳纤维的平均长度为300μm外，其余均与实施例1相同。
对比例1
本对比例提供了一种壳体材料的制备方法，除壳体材料包括Si 10wt％，Cu1.6wt％，Mg 1.5wt％，Zr 0.8wt％，Sn 0.8wt％，碳纤维1wt％，余量为Al以及不可避免的杂质外，其余均与实施例1相同。
对比例2
本对比例提供了一种壳体材料的制备方法，除壳体材料包括Si 10wt％，Cu1.7wt％，Mg 1.7wt％，Co 0.5wt％，Sn 0.8wt％，碳纤维1wt％，余量为Al以及不可避免的杂质外，其余均与实施例1相同。
对比例3
本对比例提供了一种壳体材料的制备方法，除壳体材料包括Si 10wt％，Cu1.7wt％，Mg 1.7wt％，Co 0.5wt％，Zr 0.8wt％，碳纤维1wt％，余量为Al以及不可避免的杂质外，其余均与实施例1相同。
对比例4
本对比例提供了一种壳体材料的制备方法，除壳体材料包括Si 10wt％，Cu2wt％，Mg 2wt％，Co 0.4wt％，Zr 0.65wt％，Sn 0.65wt％，余量为Al以及不可避免的杂质外，其余均与实施例1相同。
对比例5
本对比例提供了一种壳体材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
以质量百分数计，所述壳体材料包括：Si 10wt％，Cu 1.5wt％，Mg 1.5wt％，Co0.4wt％，Zr 0.65wt％，Sn 0.65wt％，碳纤维1wt％，余量为Al以及不可避免的杂质；所述碳纤维的平均长度为150μm。
(1)按配方量混合铝粉、硅粉、铜粉、镁粉以及锡粉，球磨时使用无水乙醇浸没研磨料，得到平均粒径为40μm的第一研磨料；
(2)700℃条件下热处理步骤(1)所得第一研磨料，降温后得到第二研磨料；
(3)按配方量球磨混合钴粉、锆粉、步骤(2)所得第二研磨料以及粘结剂，球磨时使用无水乙醇浸没研磨料，得到平均粒径为40μm的第三研磨料；粘结剂的添加量为第三研磨料的7.5wt％；粘结剂为环氧树脂；
(4)700℃条件下热处理步骤(3)所得第三研磨料，使第三研磨料中的粘结剂得到去除，降温后得到第四研磨料；
(5)按配方量均匀混合第四研磨料与碳纤维，所得混合料首先进行冷等静压成型，然后依次进行热等静压与退火处理，所述冷等静压的绝对压力为110MPa，保压时间为25min；所述热等静压的温度为650℃，绝对压力为165MPa，保压时间为2.5h；所述退火处理的温度为330℃，保温时间为3h，得到所述壳体材料。
对比例6
本对比例提供了一种壳体材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
以质量百分数计，所述壳体材料包括：Si 10wt％，Cu 1.5wt％，Mg 1.5wt％，Co0.4wt％，Zr 0.65wt％，Sn 0.65wt％，碳纤维1wt％，余量为Al以及不可避免的杂质；所述碳纤维的平均长度为150μm。
(1)按配方量混合铝粉、硅粉、铜粉、镁粉、锡粉以及粘结剂，球磨时使用无水乙醇浸没研磨料，得到平均粒径为40μm的第一研磨料；粘结剂的添加量为第一研磨料的6.5wt％；粘结剂为环氧树脂；
(2)700℃条件下热处理步骤(1)所得第一研磨料，使第一研磨料中的粘结剂得到去除，降温后得到第二研磨料；
(3)按配方量球磨混合钴粉、锆粉以及步骤(2)所得第二研磨料，球磨时使用无水乙醇浸没研磨料，得到平均粒径为40μm的第三研磨料；
(4)700℃条件下热处理步骤(3)所得第三研磨料，使第三研磨料中的粘结剂得到去除，降温后得到第四研磨料；
(5)按配方量均匀混合第四研磨料与碳纤维，所得混合料首先进行冷等静压成型，然后依次进行热等静压与退火处理，所述冷等静压的绝对压力为110MPa，保压时间为25min；所述热等静压的温度为650℃，绝对压力为165MPa，保压时间为2.5h；所述退火处理的温度为330℃，保温时间为3h，得到所述壳体材料。
按照GB/T 228-2002测试实施例1-6以及对比例1-6所得材料的抗拉强度，按照GB/T 22588-2008测试实施例1-6以及对比例1-6所得材料的导热系数，所得结果如表1所示。
表1
抗拉强度(MPa) 导热系数(W/m·K)
实施例1 398 264
实施例2 379 261
实施例3 365 265
实施例4 374 263
实施例5 368 266
实施例6 361 255
对比例1 314 261
对比例2 302 263
对比例3 326 260
对比例4 375 232
对比例5 368 257
对比例6 384 245
根据表1中的数据对比实施例1与实施例6可知，但所用碳纤维的平均长度较长时，所得壳体材料的抗拉强度较低，由398MPa降低至361MPa，且导热系数同样由264W/m·K降低至255W/m·K。
对比例1中未添加Co，所得壳体材料的抗拉强度由398MPa降低至314MPa，导热系数变化不大，仅由264W/m·K降低至261W/m·K。
对比例2中未添加Zr，所得壳体材料的抗拉强度由398MPa降低至302MPa，导热系数变化不大，仅由264W/m·K降低至263W/m·K。
对比例3中未添加Sn，所得壳体材料的抗拉强度由398MPa降低至326MPa，导热系数变化不大，仅由264W/m·K降低至260W/m·K。
对比例4中未添加碳纤维，所得壳体材料的抗拉强度由398MPa降低至375MPa，且导热系数由264W/m·K降低至232W/m·K。
对比例5在得到第一研磨料时未添加粘结剂，无法实现钴粉、锆粉与第二研磨料的良好混合，所得壳体材料的抗拉强度由398MPa降低至368MPa，且导热系数由264W/m·K降低至257W/m·K。
对比例6在得到第三研磨料时未添加粘结剂，无法实现第四研磨料与碳纤维的良好混合，所得壳体材料的抗拉强度由398MPa降低至384MPa，且导热系数由264W/m·K降低至245W/m·K。
综上所述，本发明通过Co、Zr与Sn的定量添加，使其能够与Al协同配合，使壳体材料具有较高的机械性能；然后通过导热材料的添加，能够提高所得壳体材料的导热系数，且不对壳体材料的机械性能产生影响，从而使所述壳体材料兼具良好的机械性能和散热性能；本发明使用湿法球磨的方法混合铝粉、硅粉、铜粉、镁粉、锡粉以及粘结剂，使各个原料能够均匀混合，并得到粒径较小、具有较大比表面积的第一研磨料。其中，粘结剂的添加能够使各物料结合的更加紧密，通过热处理后能够去除粘结剂，从而得到具有孔洞的第二研磨料，便于第二研磨料与钴粉、锆粉的混合。而后热处理去除第三研磨料中的粘结剂，使所得材料质轻且便于与导热材料的混合，从而得到兼具良好机械强度与导热性能的壳体材料。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种施工用升降电机的壳体材料，其特征在于，以质量百分数计，所述壳体材料包括：Si 8-12wt％，Cu 1-2wt％，Mg 1-2wt％，Co 0.3-0.5wt％，Zr 0.5-0.8wt％，Sn 0.5-0.8wt％，导热材料0.5-1.5wt％，余量为Al以及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的壳体材料，其特征在于，所述导热材料包括碳纤维、石墨烯或碳纳米管中的任意一种或至少两种的组合。
3.根据权利要求2所述的壳体材料，其特征在于，以质量百分数计，所述壳体材料包括：Si 9-11wt％，Cu 1.2-1.8wt％，Mg 1.2-1.8wt％，Co 0.35-0.45wt％，Zr 0.6-0.7wt％，Sn0.6-0.7wt％，碳纤维0.8-1.2wt％，余量为Al以及不可避免的杂质。
4.根据权利要求2或3所述的壳体材料，其特征在于，所述碳纤维的平均长度为100-200μm。
5.一种如权利要求1-4任一项所述壳体材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下方法：
(1)按配方量混合铝粉、硅粉、铜粉、镁粉、锡粉以及粘结剂，球磨时使用无水乙醇浸没研磨料，得到第一研磨料；
(2)热处理步骤(1)所得第一研磨料，降温后得到第二研磨料；
(3)按配方量球磨混合钴粉、锆粉、步骤(2)所得第二研磨料以及粘结剂，球磨时使用无水乙醇浸没研磨料，得到第三研磨料；
(4)热处理步骤(3)所得第三研磨料，降温后得到第四研磨料；
(5)按配方量均匀混合第四研磨料与导热材料，所得混合料首先进行冷等静压成型，然后进行热等静压，得到所述壳体材料。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述粘结剂包括环氧树脂和/或酚醛树脂；
优选地，步骤(1)所述粘结剂的添加量为第一研磨料的5-8wt％；
优选地，步骤(1)所述第一研磨料的平均粒径为30-50μm；
优选地，步骤(2)所述热处理的温度为600-800℃。
7.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述粘结剂包括环氧树脂和/或酚醛树脂；
优选地，步骤(3)所述粘结剂的添加量为第三研磨料的6-9wt％；
优选地，步骤(3)所述第三研磨料的平均粒径为30-50μm；
优选地，步骤(4)所述热处理的温度为600-800℃。
8.根据权利要求5-7任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(5)所述冷等静压的绝对压力为100-120MPa；
优选地，步骤(5)所述冷等静压的保压时间为20-30min；
优选地，步骤(5)所述热等静压的温度为600-700℃；
优选地，步骤(5)所述热等静压的绝对压力为150-180MPa；
优选地，步骤(5)所述热等静压的保压时间为2-3h。
9.根据权利要求5-8任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括热等静压后进行退火处理的步骤；
优选地，所述退火处理的温度为300-360℃；
优选地，所述退火处理的保温时间为2-4h。
10.根据权利要求5-9任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)按配方量混合铝粉、硅粉、铜粉、镁粉、锡粉以及粘结剂，球磨时使用无水乙醇浸没研磨料，得到平均粒径为30-50μm的第一研磨料；粘结剂的添加量为第一研磨料的5-8wt％；
(2)600-800℃条件下热处理步骤(1)所得第一研磨料，使第一研磨料中的粘结剂得到去除，降温后得到第二研磨料；
(3)按配方量球磨混合钴粉、锆粉、步骤(2)所得第二研磨料以及粘结剂，球磨时使用无水乙醇浸没研磨料，得到平均粒径为30-50μm的第三研磨料；粘结剂的添加量为第三研磨料的6-9wt％；
(4)600-800℃条件下热处理步骤(3)所得第三研磨料，使第三研磨料中的粘结剂得到去除，降温后得到第四研磨料；
(5)按配方量均匀混合第四研磨料与导热材料，所得混合料首先进行冷等静压成型，然后依次进行热等静压与退火处理，所述冷等静压的绝对压力为100-120MPa，保压时间为20-30min；所述热等静压的温度为600-700℃，绝对压力为150-180MPa，保压时间为2-3h；所述退火处理的温度为300-360℃，保温时间为2-4h，得到所述壳体材料。
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