本發明涉及金屬材料加工
技術領域：
，特別涉及輕質導電金屬復合材料的制備工藝及應用。
背景技術：
：對于導電材料，通常選用銅、鋁及其合金、復合材料。隨著電力、電子器件向高性能、低損耗方向的發展，要求材料不僅具有良好的導電性、導熱性、彈性極限和韌性，而且還應具有較好的耐磨性、較高的抗拉強度、較低的熱膨脹系數和良好的成型性。因此，金屬導電復合材料日益受到人們的關注和青睞。例如，高強度的金屬導電復合材料：鋁包鋼、銅包鋼；高電導率金屬復合材料：銅包鋁、銀復鋁；高彈性金屬復合材料：銅復鈹、彈簧銅復銅；耐高溫金屬復合材料：鋁復鐵、鋁黃銅復銅、鎳包銅、鎳包銀；耐腐蝕金屬復合材料：不銹鋼復銅、銀包銅、鍍錫銅、鍍銀銅包鋼等。隨著現代工業的飛速發展，銅/鋁基導電材料的綜合性能需滿足更高的要求，各國均已致力開發高強高導金屬基復合材料。按照制備方法大致可分為兩種：一種是通過加入合金元素強化基體而形成合金，即合金化法；另一種是通過加入第二相形成金屬基復合材料，即復合材料法。但是一些常見金屬的合金材料在大量的使用過程也日益凸顯了其不足，在電纜行業超高壓輸電大力推廣應用要求下，現階段的合金導電材料也是存在著很大的缺陷的。諸如在導電性能和重量方面不能達到兼顧、材料的力學性能無法達到要求等，這就需要開發一種新型金屬復合材料以滿足目前的需求。技術實現要素：為解決上述技術問題，本發明提供輕質導電金屬復合材料的制備工藝，通過特定的生產工藝，輔以適宜原料組合，使得制備而成的輕質導電金屬復合材料電導率高，密度低，且拉伸性能優良，能夠滿足行業的要求，具有較好的應用前景。本發明的目的可以通過以下技術方案實現：輕質導電金屬復合材料的制備工藝，包括以下步驟：（1）將霧化銅粉60-70份、鋯粉12-16份、鈮粉10-14份、二氧化硅30-40份、硼酸鉀15-25份、納米二氧化鈦8-10份、二硫化鉬4-6份倒入研缽中研磨至混合均勻，再將混合粉末送入行星式球磨機中，添加適量的酒精進行濕法球磨，隨后將經球磨處理的混合粉末置于真空干燥箱中，在85℃下烘干，放置備用；（2）將聚丙烯樹脂18-22份、乙酸異丙烯酯12-16份、硫代二丙酸雙十八酯8-10份加入超聲震蕩器中超聲分散均勻，再加入步驟（1）制備的混合粉末，繼續超聲震蕩處理30-45分鐘，得超聲處理混合物；（3）將4-氯丁醛縮二乙醇10-12份、聚芳砜6-8份、氰尿酸三聚氰胺4-6份、鹽酸吡哆醇2-4份加入攪拌釜混合，再加入2倍質量的10%碳酸氫三鈉溶液，以750-850轉/分鐘的速度攪拌50分鐘，得攪拌處理混合物；（4）將步驟（2）所得的超聲處理混合物與步驟（3）所得的攪拌處理混合物共同注入雙輥混煉機混煉，壓強15MPa，反應溫度550℃，反應時間為3小時，得混煉產物；（5）將步驟（5）所得混煉產物裝入模具中，在壓力550-650MPa下進行冷壓成型，保壓時間為3分鐘；（6）將冷壓成型的產物加入坩堝電阻爐中，再加入熱穩定劑3-5份、變性劑3-5份，抽真空后進行真空燒結，燒結溫度為980-1020℃，燒結時間為1-2小時，得到真空燒結產物；（7）將真空燒結產物進行表面磨削、去毛刺處理，然后浸油，得到成品。優選地，所述熱穩定劑選自丙二醇甲醚醋酸酯、1,1-二異丙氧基三甲胺、乙酰磺胺酸鉀中的任意一種或幾種。優選地，所述變性劑選自對硝基苯酚、鯨蠟烷三甲基溴化銨、六亞甲基四胺中的任意一種或幾種。優選地，所述步驟（1）中球磨機的轉速為200轉/秒，球磨時間為2-4小時。優選地，所述步驟（2）中超聲震蕩處理的功率為1500W。本發明的另一個目的是提供上述制備工藝在制備含金屬成分復合材料中的應用。本發明與現有技術相比，其有益效果為：（1）本發明采用先將霧化銅粉、鋯粉、鈮粉、二氧化硅、硼酸鉀、納米二氧化鈦、二硫化鉬進行研磨混勻、濕法球磨、真空干燥得真空干燥混合物，隨后將聚丙烯樹脂、乙酸異丙烯酯、硫代二丙酸雙十八酯進行超聲震蕩后加入前述真空干燥混合物再次超聲震蕩，配以經攪拌處理的4-氯丁醛縮二乙醇、聚芳砜、氰尿酸三聚氰胺、鹽酸吡哆醇進行混煉，最后冷壓成型、真空燒結得到成品的制備工藝，使得制備而成的輕質導電金屬復合材料電導率高，密度低，且拉伸性能優良，能夠滿足行業的要求，具有良好的應用前景。（2）本發明的輕質導電金屬復合材料的制備工藝所用原料廉價、工藝簡單，適于大規模工業化運用，實用性強。具體實施方式下面結合具體實施例對發明的技術方案進行詳細說明。實施例1（1）將霧化銅粉60份、鋯粉12份、鈮粉10份、二氧化硅30份、硼酸鉀15份、納米二氧化鈦8份、二硫化鉬4份倒入研缽中研磨至混合均勻，再將混合粉末送入行星式球磨機中，添加適量的酒精進行濕法球磨，球磨機的轉速為200轉/秒，球磨時間為2小時，隨后將經球磨處理的混合粉末置于真空干燥箱中，在85℃下烘干，放置備用；（2）將聚丙烯樹脂18份、乙酸異丙烯酯12份、硫代二丙酸雙十八酯8份加入超聲震蕩器中超聲分散均勻，再加入步驟（1）制備的混合粉末，繼續超聲震蕩處理30分鐘，得超聲處理混合物，其中超聲震蕩處理的功率為1500W；（3）將4-氯丁醛縮二乙醇10份、聚芳砜6份、氰尿酸三聚氰胺4份、鹽酸吡哆醇2份加入攪拌釜混合，再加入2倍質量的10%碳酸氫三鈉溶液，以750轉/分鐘的速度攪拌50分鐘，得攪拌處理混合物；（4）將步驟（2）所得的超聲處理混合物與步驟（3）所得的攪拌處理混合物共同注入雙輥混煉機混煉，壓強15MPa，反應溫度550℃，反應時間為3小時，得混煉產物；（5）將步驟（5）所得混煉產物裝入模具中，在壓力550MPa下進行冷壓成型，保壓時間為3分鐘；（6）將冷壓成型的產物加入坩堝電阻爐中，再加入丙二醇甲醚醋酸酯3份、對硝基苯酚3份，抽真空后進行真空燒結，燒結溫度為980℃，燒結時間為1小時，得到真空燒結產物；（7）將真空燒結產物進行表面磨削、去毛刺處理，然后浸油，得到成品。實施例2（1）將霧化銅粉65份、鋯粉14份、鈮粉12份、二氧化硅35份、硼酸鉀20份、納米二氧化鈦9份、二硫化鉬5份倒入研缽中研磨至混合均勻，再將混合粉末送入行星式球磨機中，添加適量的酒精進行濕法球磨，球磨機的轉速為200轉/秒，球磨時間為3小時，隨后將經球磨處理的混合粉末置于真空干燥箱中，在85℃下烘干，放置備用；（2）將聚丙烯樹脂20份、乙酸異丙烯酯14份、硫代二丙酸雙十八酯9份加入超聲震蕩器中超聲分散均勻，再加入步驟（1）制備的混合粉末，繼續超聲震蕩處理38分鐘，得超聲處理混合物，其中超聲震蕩處理的功率為1500W；（3）將4-氯丁醛縮二乙醇11份、聚芳砜7份、氰尿酸三聚氰胺5份、鹽酸吡哆醇3份加入攪拌釜混合，再加入2倍質量的10%碳酸氫三鈉溶液，以800轉/分鐘的速度攪拌50分鐘，得攪拌處理混合物；（4）將步驟（2）所得的超聲處理混合物與步驟（3）所得的攪拌處理混合物共同注入雙輥混煉機混煉，壓強15MPa，反應溫度550℃，反應時間為3小時，得混煉產物；（5）將步驟（5）所得混煉產物裝入模具中，在壓力600MPa下進行冷壓成型，保壓時間為3分鐘；（6）將冷壓成型的產物加入坩堝電阻爐中，再加入1,1-二異丙氧基三甲胺4份、鯨蠟烷三甲基溴化銨4份，抽真空后進行真空燒結，燒結溫度為1000℃，燒結時間為1.5小時，得到真空燒結產物；（7）將真空燒結產物進行表面磨削、去毛刺處理，然后浸油，得到成品。實施例3（1）將霧化銅粉70份、鋯粉16份、鈮粉14份、二氧化硅40份、硼酸鉀25份、納米二氧化鈦10份、二硫化鉬6份倒入研缽中研磨至混合均勻，再將混合粉末送入行星式球磨機中，添加適量的酒精進行濕法球磨，球磨機的轉速為200轉/秒，球磨時間為4小時，隨后將經球磨處理的混合粉末置于真空干燥箱中，在85℃下烘干，放置備用；（2）將聚丙烯樹脂22份、乙酸異丙烯酯16份、硫代二丙酸雙十八酯10份加入超聲震蕩器中超聲分散均勻，再加入步驟（1）制備的混合粉末，繼續超聲震蕩處理45分鐘，得超聲處理混合物，其中超聲震蕩處理的功率為1500W；（3）將4-氯丁醛縮二乙醇12份、聚芳砜8份、氰尿酸三聚氰胺6份、鹽酸吡哆醇4份加入攪拌釜混合，再加入2倍質量的10%碳酸氫三鈉溶液，以850轉/分鐘的速度攪拌50分鐘，得攪拌處理混合物；（4）將步驟（2）所得的超聲處理混合物與步驟（3）所得的攪拌處理混合物共同注入雙輥混煉機混煉，壓強15MPa，反應溫度550℃，反應時間為3小時，得混煉產物；（5）將步驟（5）所得混煉產物裝入模具中，在壓力650MPa下進行冷壓成型，保壓時間為3分鐘；（6）將冷壓成型的產物加入坩堝電阻爐中，再加入乙酰磺胺酸鉀5份、六亞甲基四胺5份，抽真空后進行真空燒結，燒結溫度為1020℃，燒結時間為2小時，得到真空燒結產物；（7）將真空燒結產物進行表面磨削、去毛刺處理，然后浸油，得到成品。實施例4（1）將霧化銅粉70份、鋯粉12份、鈮粉14份、二氧化硅30份、硼酸鉀25份、納米二氧化鈦8份、二硫化鉬6份倒入研缽中研磨至混合均勻，再將混合粉末送入行星式球磨機中，添加適量的酒精進行濕法球磨，球磨機的轉速為200轉/秒，球磨時間為4小時，隨后將經球磨處理的混合粉末置于真空干燥箱中，在85℃下烘干，放置備用；（2）將聚丙烯樹脂18份、乙酸異丙烯酯16份、硫代二丙酸雙十八酯8份加入超聲震蕩器中超聲分散均勻，再加入步驟（1）制備的混合粉末，繼續超聲震蕩處理30分鐘，得超聲處理混合物，其中超聲震蕩處理的功率為1500W；（3）將4-氯丁醛縮二乙醇12份、聚芳砜6份、氰尿酸三聚氰胺6份、鹽酸吡哆醇2份加入攪拌釜混合，再加入2倍質量的10%碳酸氫三鈉溶液，以850轉/分鐘的速度攪拌50分鐘，得攪拌處理混合物；（4）將步驟（2）所得的超聲處理混合物與步驟（3）所得的攪拌處理混合物共同注入雙輥混煉機混煉，壓強15MPa，反應溫度550℃，反應時間為3小時，得混煉產物；（5）將步驟（5）所得混煉產物裝入模具中，在壓力550MPa下進行冷壓成型，保壓時間為3分鐘；（6）將冷壓成型的產物加入坩堝電阻爐中，再加入丙二醇甲醚醋酸酯5份、六亞甲基四胺3份，抽真空后進行真空燒結，燒結溫度為1020℃，燒結時間為1小時，得到真空燒結產物；（7）將真空燒結產物進行表面磨削、去毛刺處理，然后浸油，得到成品。對比例1（1）將霧化銅粉65份、鋯粉14份、鈮粉12份、二氧化硅35份、硼酸鉀20份、納米二氧化鈦9份、二硫化鉬5份倒入研缽中研磨至混合均勻，再將混合粉末送入行星式球磨機中，添加適量的酒精進行濕法球磨，球磨機的轉速為200轉/秒，球磨時間為3小時，隨后將經球磨處理的混合粉末置于真空干燥箱中，在70℃下烘干，放置備用；（2）將聚丙烯樹脂20份、乙酸異丙烯酯14份、硫代二丙酸雙十八酯9份加入超聲震蕩器中超聲分散均勻，再加入步驟（1）制備的混合粉末，繼續超聲震蕩處理55分鐘，得超聲處理混合物，其中超聲震蕩處理的功率為1500W；（3）將4-氯丁醛縮二乙醇11份、聚芳砜7份、氰尿酸三聚氰胺5份、鹽酸吡哆醇3份加入攪拌釜混合，再加入2倍質量的10%碳酸氫三鈉溶液，以800轉/分鐘的速度攪拌50分鐘，得攪拌處理混合物；（4）將步驟（2）所得的超聲處理混合物與步驟（3）所得的攪拌處理混合物共同注入雙輥混煉機混煉，壓強20MPa，反應溫度500℃，反應時間為3小時，得混煉產物；（5）將步驟（5）所得混煉產物裝入模具中，在壓力600MPa下進行冷壓成型，保壓時間為3分鐘；（6）將冷壓成型的產物加入坩堝電阻爐中，再加入1,1-二異丙氧基三甲胺4份、鯨蠟烷三甲基溴化銨4份，抽真空后進行真空燒結，燒結溫度為1200℃，燒結時間為1.5小時，得到真空燒結產物；（7）將真空燒結產物進行表面磨削、去毛刺處理，然后浸油，得到成品。對比例2（1）將霧化銅粉70份、鋯粉12份、鈮粉14份、二氧化硅30份、硼酸鉀25份、納米二氧化鈦8份倒入研缽中研磨至混合均勻，再將混合粉末送入行星式球磨機中，添加適量的酒精進行濕法球磨，球磨機的轉速為200轉/秒，球磨時間為4小時，隨后將經球磨處理的混合粉末置于真空干燥箱中，在85℃下烘干，放置備用；（2）將聚丙烯樹脂18份、乙酸異丙烯酯16份、硫代二丙酸雙十八酯8份加入超聲震蕩器中超聲分散均勻，再加入步驟（1）制備的混合粉末，繼續超聲震蕩處理30分鐘，得超聲處理混合物，其中超聲震蕩處理的功率為1500W；（3）將4-氯丁醛縮二乙醇12份、氰尿酸三聚氰胺6份、鹽酸吡哆醇2份加入攪拌釜混合，再加入2倍質量的10%碳酸氫三鈉溶液，以850轉/分鐘的速度攪拌50分鐘，得攪拌處理混合物；（4）將步驟（2）所得的超聲處理混合物與步驟（3）所得的攪拌處理混合物共同注入雙輥混煉機混煉，壓強15MPa，反應溫度550℃，反應時間為3小時，得混煉產物；（5）將步驟（5）所得混煉產物裝入模具中，在壓力550MPa下進行冷壓成型，保壓時間為3分鐘；（6）將冷壓成型的產物加入坩堝電阻爐中，再加入丙二醇甲醚醋酸酯5份、六亞甲基四胺3份，抽真空后進行真空燒結，燒結溫度為1020℃，燒結時間為1小時，得到真空燒結產物；（7）將真空燒結產物進行表面磨削、去毛刺處理，然后浸油，得到成品。將通過實施例1-4和對比例1-2的制備工藝制得的輕質導電金屬復合材料按照相關的國家標準和行業標準分別測定電導率、材料密度和拉伸強度，所得的測試結果見表1。表1　電導率（Ms/m）密度（g/cm3）拉伸強度（MPa）實施例154.81.72518實施例259.21.65551實施例358.51.68536實施例456.11.71529對比例150.71.85487對比例249.41.88483本發明采用先將霧化銅粉、鋯粉、鈮粉、二氧化硅、硼酸鉀、納米二氧化鈦、二硫化鉬進行研磨混勻、濕法球磨、真空干燥得真空干燥混合物，隨后將聚丙烯樹脂、乙酸異丙烯酯、硫代二丙酸雙十八酯進行超聲震蕩后加入前述真空干燥混合物再次超聲震蕩，配以經攪拌處理的4-氯丁醛縮二乙醇、聚芳砜、氰尿酸三聚氰胺、鹽酸吡哆醇進行混煉，最后冷壓成型、真空燒結得到成品的制備工藝，使得制備而成的輕質導電金屬復合材料電導率高，密度低，且拉伸性能優良，能夠滿足行業的要求，具有良好的應用前景。本發明的輕質導電金屬復合材料的制備工藝所用原料廉價、工藝簡單，適于大規模工業化運用，實用性強。以上所述僅為本發明的實施例，并非因此限制本發明的專利范圍，凡是利用本發明說明書內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的
技術領域：
，均同理包括在本發明的專利保護范圍內。當前第1頁1 2 3