一種泡沫鋁/納米碳復(fù)合材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及泡沫鋁納米碳復(fù)合材料合成領(lǐng)域，尤其是涉及泡沫鋁/碳納米管、泡沫銷/富勒稀、泡沫銷/石墨稀復(fù)合材料、泡沫銷/氧化石墨稀的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]泡沫鋁是一種由鋁基體和氣孔組成的新型多孔復(fù)合材料，屬于多孔材料的一個(gè)分支，兼具功能和結(jié)構(gòu)雙重屬性，用途廣泛。納米相增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料是近年迅速發(fā)展起來的一種新型材料，具有密度小、耐腐蝕和加工性能好等優(yōu)點(diǎn)。碳納米管作為一種一維納米增強(qiáng)、增韌材料，可以極大的提高鋁的強(qiáng)度、硬度、熱穩(wěn)定性、耐腐蝕性、導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能以及摩擦性能。
[0003]目前制備泡沫鋁復(fù)合材料的方法主要有:粉末冶金燒結(jié)法、熔體發(fā)泡法、顆粒鑄造法、包鑄法、顆粒滲流法、氣泡法。但是這些方法對于制備泡沫鋁/納米碳復(fù)合材料均有較大的局限性:1)鋁粉、發(fā)泡劑共磨時(shí)，由于鋁粉、發(fā)泡劑均為易燃、易爆粉體，球磨轉(zhuǎn)速需要控制在一定范圍，且容易結(jié)塊，從而導(dǎo)致混料的不均勻；2)納米碳與鋁在熱熔融加工過程中，納米碳表面較大的張力，與熔融鋁不浸潤，無法與鋁基體良好的結(jié)合，從而不能有效的提高鋁合金的性能。另外，泡沫鋁在應(yīng)用中需要加工成各種復(fù)雜的形狀，但存在明顯的強(qiáng)度問題，不能擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。
[0004]為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明由此而來。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的泡沫鋁/納米碳復(fù)合材料的制備過程中存在的納米碳、發(fā)泡劑與鋁基體分散性不好、結(jié)合性差、發(fā)泡不均勻、材料強(qiáng)度低等問題，提供一種納米碳和泡沫鋁材料結(jié)合力強(qiáng)的制備方法。
[0006]為解決上述問題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為:一種泡沫鋁/納米碳復(fù)合材料的制備方法，其包括如下步驟:
[0007](I)采用鋁胚料經(jīng)過壓延得到鋁箔；
[0008](2)將納米碳、發(fā)泡劑制備成漿料，利用涂布機(jī)涂覆至鋁箔上并進(jìn)行干燥處理；
[0009](3)利用疊片機(jī)或卷繞機(jī)，將涂有納米碳、發(fā)泡劑的鋁箔進(jìn)折疊或卷繞；
[0010](4)在一定軋制溫度下，對步驟(3)所得材料進(jìn)行三維反復(fù)軋制，使得納米碳、發(fā)泡劑三維均勻分布于鋁基材中；
[0011](5)在一定溫度下，將步驟(4)所得材料進(jìn)行高溫發(fā)泡，獲得泡沫鋁/納米碳復(fù)合材料。
[0012]本發(fā)明的一優(yōu)選技術(shù)方案中，所述步驟(I)中的鋁箔厚度為0.1μ??-1000 μπι，優(yōu)選為0.1-100 μ m，進(jìn)一步優(yōu)選為1-25 μ m的銷箔。
[0013]本發(fā)明的一優(yōu)選技術(shù)方案中，所述步驟⑵中，納米碳的涂層厚度為0.01-100 μ m，優(yōu)選為 0.1-20 μ m。
[0014]本發(fā)明的一優(yōu)選技術(shù)方案中，所述步驟(2)中，將納米碳、發(fā)泡劑在醇類、酮類易揮發(fā)液體中均勻分散液得到漿料。
[0015]本發(fā)明的一優(yōu)選技術(shù)方案中，所述步驟(4)中，三維反復(fù)軋制為對涂有納米碳的鋁箔進(jìn)行疊片后，沿垂直堆垛箔面的二維方向壓延，然后疊片、卷繞，沿軸方向進(jìn)行軋制，然后按照此工序反復(fù)進(jìn)行N次，N彡2。
[0016]本發(fā)明的一優(yōu)選技術(shù)方案中，所述步驟(4)中，乳制溫度為彡500°C。
[0017]本發(fā)明的一優(yōu)選技術(shù)方案中，所述步驟(5)中，高溫發(fā)泡溫度為660_800°C，發(fā)泡時(shí)間為 10-120min。
[0018]本發(fā)明的第二方面所要解決的技術(shù)問題，是提供一種前述方法得到的泡沫鋁/納米碳復(fù)合材料。
[0019]本發(fā)明的一優(yōu)選技術(shù)方案中，泡沫鋁/納米碳復(fù)合材料中的納米碳含量為0.01% -20wt%，優(yōu)選添加量為10%，可以使得復(fù)合材料達(dá)到較大的強(qiáng)度。
[0020]本發(fā)明的一優(yōu)選技術(shù)方案中，泡沫鋁/納米碳復(fù)合材料的孔隙率為30% -98%。
[0021]本發(fā)明的一優(yōu)選技術(shù)方案中，泡沫鋁/納米碳復(fù)合材料中的納米碳選自碳納米管、富勒烯、石墨烯、氧化石墨烯中的一種或兩種以上的組合；為了進(jìn)一步增加與基體的相親性，也可以選自鍍镲、銅、鋅、金、銀的碳納米管、富勒稀、石墨稀、氧化石墨稀中的一種或兩種以上的組合。
[0022]本發(fā)明的一優(yōu)選技術(shù)方案中，泡沫鋁/納米碳復(fù)合材料中的發(fā)泡劑選自氫化鈦、氫化鋯、氫化鈣、氫化鎂、氫化鉺中的一種或兩種以上的組合。
[0023]本發(fā)明中，將納米碳、發(fā)泡劑在醇類或酮類易揮發(fā)溶劑中均勻分散液得到漿料，其中的醇類溶劑包括但不限于甲醇、乙醇、異丙醇、正丁醇；所述的酮類溶劑包括但不限于丙酮、甲基丁酮、甲基異丁酮等。所述的溶液中可以加入分散劑、穩(wěn)定劑以增強(qiáng)漿料中納米碳和發(fā)泡劑的分散性及穩(wěn)定性。
[0024]本發(fā)明提出一種泡沫鋁/納米碳復(fù)合材料的制備方法，該方法將鋁胚料壓延成鋁箔，用納米碳、發(fā)泡劑漿料涂覆在鋁箔表面，經(jīng)過干燥、疊片或卷繞，反復(fù)三維軋制，高溫發(fā)泡得到泡沫鋁/納米碳復(fù)合材料。在涂覆過程中，經(jīng)過預(yù)分散的納米碳、發(fā)泡劑在鋁箔上分布均勻，二者比例可控；通過疊片將鋁/納米碳復(fù)合箔復(fù)數(shù)層疊。
[0025]在軋制時(shí)，溫度控制在500°C以下，可以避免發(fā)泡劑的分解，同時(shí)可以保證軋制后材料的高密度。在軋制過程中，納米碳、發(fā)泡劑能夠逐漸壓入上、下層的鋁箔基材中，上、下層箔基材會緊密結(jié)合、互相滲透，再經(jīng)過疊片、卷繞、三維反復(fù)軋制，再經(jīng)過高溫發(fā)泡，形成納米碳在泡沫鋁基體內(nèi)三維均勻分布的復(fù)合結(jié)構(gòu)，因此所獲得復(fù)合材料中納米碳和鋁材料結(jié)合力強(qiáng)，可以顯著增強(qiáng)泡沫鋁材料的強(qiáng)度、硬度、熱穩(wěn)定性、耐腐蝕性、導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能以及摩擦性能。
[0026]本發(fā)明的方法簡單易行，可控性好，制備得到的復(fù)合材料中納米碳與泡沫鋁均勻復(fù)合，孔隙可控，在基體中呈現(xiàn)出三維分布，極大的增加了泡沫鋁的力學(xué)性能和導(dǎo)熱、導(dǎo)電性能，適用于大規(guī)模生產(chǎn)。
【附圖說明】
[0027]附圖1為本發(fā)明制備方法的實(shí)施例1復(fù)合材料的涂布過程示意圖；
[0028]附圖2為本發(fā)明制備方法的實(shí)施例1復(fù)合材料的三維軋制示意圖；
[0029]附圖3為本發(fā)明制備方法的一實(shí)施例復(fù)合材料的高溫發(fā)泡示意圖；
[0030]附圖4為本發(fā)明實(shí)施例1制備得到的泡沫鋁/碳納米管復(fù)合材料的力學(xué)性能圖。
【具體實(shí)施方式】