[發明專利]一種制備含耐高溫聚合物高阻尼鎂基復合材料的新工藝

在審

• 申請號: 201610132143.7
• 申請日: 2016-03-09
• 公開（公告）號: CN105543527A
• 公開（公告）日: 2016-05-04
• 發明（設計）人: 任富忠;余江紅
• 申請（專利權）人: 銅仁學院;任富忠
• 主分類號: C22C1/05
• 分類號: C22C1/05;C22C1/10;C22C23/00;C22C23/02;C23C18/36
• 代理公司: 東莞市中正知識產權事務所 44231
• 代理人: 張萍

技術領域

本發明涉及復合材料技術領域，具體是一種制備含耐高溫聚合物高阻尼鎂基復合 材料的新工藝。

背景技術

隨著工業和交通業的不斷發展，疲勞、振動和噪聲已成為影響設備安全運行的主 要原因。由疲勞、噪聲和振動產生的危害可以通過采用高阻尼材料來降低。阻尼又稱內耗， 是指材料在受到振動激勵下，由于內部結構的特性導致機械振動能消耗的現象。阻尼性能 通常又稱為減振性能，常用內耗值Q^-1來表征。目前已知的高阻尼材料可分為兩類：有機材料 和金屬材料。

在所有可應用于結構材料的金屬材料中鎂的密度最低，僅為1.78g/cm³，阻尼性能 最好，當應變振幅為10^-4時，阻尼值達到0.11。為了充分利用鎂的高阻尼、低密度的特性，可 以嘗試在鎂基體中添加一種或多種增強體來獲得高阻尼、低密度的理想功能結構材料。

由于鎂基復合材料在制備過程中都需要在較高的溫度下進行，所以避免增強體在 高溫下發生變化是一個必須要考慮的因素，采用耐高溫的聚合物作為增強材料諸如聚酰亞 胺（PI）、聚砜(PSF)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)和聚醚砜(PES)等，它們都可在200℃ 以上可以長期使用，已廣泛應用在電子電器、汽車工業、軍工產品和航空航天等行業領域。 把它們作為鎂基復合材料的增強體具有以下優點：密度小（1.20~1.50g/cm³）、耐高溫及較 優的韌性等，而且在一定溫度下此類聚合物還具有軟化流動性的特點，使其易于形成三維 連續結構的增強體結構。

在制備鎂基復合材料時，為了改善鎂與高聚物增強體之間的潤濕性，可通過表面 處理在耐高溫聚合物表面生成一層與鎂有很好潤濕性的涂層，在眾多的涂層種類中，金屬 鎳涂層既可以改善潤濕性又因為金屬鎳的引入還可以改善鎂的阻尼性能，20世紀70年代， 日本學者Sugimoto發現在純鎂中加入少量金屬鎳后，合金的阻尼高于純鎂。實驗結果表明， Ni的加入能夠大幅度提高鎂的力學性能，并且加入0.1%~0.2%的Ni能有效提高鎂的阻尼性 能。

本發明充分結合了增強體低密度特性、耐高溫特性、可提高阻尼性能的表面涂層 材料三個因素，采用本發明所使用的耐高溫聚合物作為增強體材料來制備高阻尼性能鎂基 復合材料目前還尚未見到報道。

發明內容

本發明的目的在于提供一種制備含耐高溫聚合物高阻尼鎂基復合材料的新工藝， 以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種制備含耐高溫聚合物高阻尼鎂基復合材料的新工藝，包括以下步驟：

（1）以純鎂、AZ91D或AZ31的金屬粉末作為基體金屬，以粉末狀耐高溫聚合物聚酰亞胺 （PI）、聚砜(PSF)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)或聚醚砜(PES)作為增強體材料；

（2）采用化學鍍的工藝在增強體表面制備金屬鎳涂層，通過采用堿性條件下控制不同 的沉積時間來得到不同厚度的涂層；

（3）采用在有機溶劑中攪拌混合—真空抽濾—真空烘干的工藝來將基體金屬粉末和具 有金屬鎳涂層的增強體粉末進行混粉；

（4）將基體金屬粉末和具有金屬鎳涂層的增強體粉末混合好后放入不銹鋼模具中冷壓 成型，然后將壓制坯塊放入燒結模具中在管式氣氛爐中氬氣氣氛下燒結；

（5）將燒結后的耐高溫聚合物增強鎂基復合材料進行熱擠壓成形，得到高阻尼鎂基復 合材料棒材。

作為本發明進一步的方案：所述基體金屬純鎂、AZ91D或AZ31的金屬粉末的粉末粒 度在60—100目，體積分數為60%-90%。

作為本發明進一步的方案：所述增強體材料聚酰亞胺（PI）、聚砜(PSF)、聚苯硫醚 (PPS)、聚醚醚酮(PEEK)或聚醚砜(PES)的粉末粒度分布在100-200目，體積分數為10%-40%。

作為本發明進一步的方案：所述步驟（2）中化學鍍工藝采用硫酸鎳為鎳源，次亞磷 酸鈉為還原劑，檸檬酸鈉作為絡合劑，氯化銨作為添加劑，在高溫堿性條件下在碳纖維表面 形成化學鍍鎳層，獲得化學鍍鎳層厚度從0.2微米到幾十微米。

作為本發明進一步的方案：所述步驟（3）中的有機溶劑為甲醇、乙醇或丙酮。