[發明專利]一種流延法制備Mg-Cu體系密度梯度材料的方法

無效

• 申請號: 201010143559.1
• 申請日: 2010-04-06
• 公開（公告）號: CN101817083A
• 公開（公告）日: 2010-09-01
• 發明（設計）人: 羅國強;李君;張聯盟;沈強;李美娟;王傳彬
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: B22F3/22
• 分類號: B22F3/22;B22F7/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 王守仁

技術領域

本發明涉及材料領域，特別是涉及一種流延法制備Mg-Cu體系密度梯度材料的方法。

背景技術

流延法(也稱括刀成型法)是一種古老的成型方法，最早用于造紙、塑料和油漆工業。 用于陶瓷材料的制備始于二戰期間，當時是用這種方法制備電介質材料來取代云母制得性能 優良的電容器，推動了電子技術的發展。近幾十年來，流延法成型技術的應用研究取得了很 大進展。作為一種重要的成型方法，它被廣泛用于電子工業、能源等許多領域，如用Al₂O₃制得各種厚度的集成電路基板和襯墊材料，用BaTiO₃制得電容器介質材料，用ZrO₂制成固 體電解質燃料電池、氧泵和氧傳感器等等。它是一種目前比較成熟的能夠獲得高質量，超薄 型瓷片的成型方法，已被廣泛應用于獨石電容器瓷片，厚膜和薄膜電路基片等先進陶瓷的生 產。流延法最適合大量生產0.4～1.0mm的基板，具有生產效率高，產品一致性好，性能穩定 的優點，日、美、德等國已經普遍應用。

流延成型的工藝過程：將細分散的陶瓷粉料懸浮在由溶劑、增塑劑、粘合劑和懸浮劑組 成的非水基溶液或水基溶液中，成為可塑且能流動的料漿。料漿在刮刀下流過，便在流延機 的運輸帶上形成薄層的流延膜，待溶劑逐漸揮發后，形成具有一定韌性和強度并且可以進行 裁剪的較為致密的流延膜，似皮革樣柔軟的坯帶，再沖壓出一定形狀的坯體。然后疊層成素 坯，通過排膠和燒結制得符合所需特性要求的燒結塊體。

流延法成型工藝的主要優點：(1)相對于EVD、CVD等化學成型法而言，原材料價格 低廉和制作成本低；(2)與干壓法相比所制得的材料結構致密和機械強度高；(3)材料的缺 陷少；(4)降低熱壓燒結的時間；(5)可制得不同組成膜材構成的疊層復合材料，以滿足對 材料的特殊性能要求。

功能梯度材料的主要特征是組分結構和物性參數連續變化，主要制備方法有粉末冶金法、 平面焊接法、氣相沉積法、自蔓延反應合成、等離子噴涂、電鑄法、電鍍法、激光燒結和離 心鑄造等。這些制備方法要求復雜的工藝或設備，大多需要在制備過程中持續地改變原料成 分或工藝參數。缺少簡便的制備方法，是限制功能梯度材料進一步發展的重要原因。

流延成型已被廣泛功能梯度材料的制備中，如：Al-Mg/ZrO₂孔梯度復合材料、金屬鎳和 氧化鋁疊層復合材料、Al₂O₃-TiC功能梯度材料、陶瓷ZrO₂/金屬(不銹鋼)功能梯度材料 (FGM)、PZT功能梯度陶瓷材料。

從目前的國內外的文獻看，針對采用流延法制備金屬體系密度梯度材料的過程參數的研 究資料和數據非常少，在國內尚屬空白。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提供一種流延法制備Mg-Cu體系密度梯度材料的方法， 該方法工藝簡單、成本低，最重要的是所制備的密度梯度材料具有單層厚度可以達到微米量 級、過渡層變化平緩等特點。

本發明解決其技術問題采用以下的技術方案：

本發明提供的流延法制備Mg-Cu體系密度梯度材料的方法，其步驟包括：

(1)金屬粉非水基流延料漿制備：將金屬粉、分散劑、粘結劑、增塑劑及丁酮溶劑球磨 混合，并將球磨完的漿料經除氣泡、過濾后得到金屬粉非水基流延料漿，該料漿中各組分質 量含量為金屬粉40～70％、分散劑0.6～1.2％、粘結劑2.5～3.5％、增塑劑1.6～3.5％、余量為丁 酮溶劑，料漿的粘度為1～10000mPa·s，金屬粉為鎂粉、銅粉中的一種或者二種任意配比的混 合粉，該粉粒徑≤300目；

(2)流延成型：將料漿在流延機上流延成型，在空氣中干燥后制得單組分金屬流延膜帶；

(3)裁剪、疊層：重復前面步驟1和步驟2，改變流延料漿中Mg-Cu粉末配比，在空氣 干燥后制備出不同Mg-Cu組分的金屬流延膜片，然后將不同Mg-Cu組分的流延膜片按照 Mg-Cu配比從高至低疊層成密度梯度結構的生坯；

(4)排膠、燒結：將生坯進行排膠，然后用熱壓燒結工藝制備出Mg-Cu體系密度梯度 材料。

上述步驟(1)中，分散劑可以采用Hypermer?KD-1。粘結劑可以采用聚乙烯醇縮丁醛。 增塑劑可以采用聚乙二醇和甘油的混合物，聚乙二醇與甘油之間的質量比為1∶1。