[發明專利]一種輕量化鋁基復合材料的制備方法

有效

• 申請號: 201710311435.1
• 申請日: 2017-05-05
• 公開（公告）號: CN107150122B
• 公開（公告）日: 2019-05-14
• 發明（設計）人: 祝艷華
• 申請（專利權）人: 新昌縣寅創汽車配件有限公司
• 主分類號: B22F3/11
• 分類號: B22F3/11;B22F3/26
• 代理公司: 紹興市寅越專利代理事務所(普通合伙) 33285
• 代理人: 周正輝

本發明涉及一種輕量化鋁基復合材料的制備方法，將鋁屑和氧化鋁溶解至納米二氧化硅的溶膠液中形成穩定的懸濁液，然后超聲反應與低溫固化，經燒結得到鋁發泡結構體，在經碳化硅的酚醛樹脂懸濁液中浸泡多次，最后低溫固化后活化得到鋁基復合材料。本發明的材料不僅具有良好的加工性能，而且具有獨特的耐磨損、耐高溫、導熱系數高，比重輕。

技術領域

本發明屬于鋁材料技術領域，涉及一種輕量化鋁基復合材料的制備方法。

背景技術

中國的汽車消費在全球占越來越大的比例。由于世界上比較有名的大公司競相進入中國市場，給國產汽車帶來了巨大的挑戰，國內汽車行業越來越重視自主研發，尤其是汽車節能減排方向。輕量化是汽車實現節能減排的有效方法之一，制動盤作為對行車安全起到重要作用的零部件，其輕量化也逐步受到關注。輕量化的制動盤不僅應具有良好的導熱性，而且要有高而穩定的摩擦系數及耐磨性。但是目前常用的制動盤多為整塊鑄鐵材料，在實際應用中存在以下問題，1、質量大，增加了汽車總重量，不利于節能減排的發展；2、耐磨性差，汽車在行駛一定里程后磨損度高，無法繼續使用；3、耐高溫性能差，在剎車過程中摩擦產生的熱量使是制動盤的強度發生變化，此時遇水易產生熱裂，安全性能變差。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種不僅具有良好的加工性能，而且具有獨特的耐磨損、耐高溫、導熱系數高，比重輕的鋁基復合材料的制備方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種輕量化鋁基復合材料的制備方法，其制備步驟如下：

步驟1，將納米二氧化硅放入無水乙醇中，攪拌均勻形成溶膠狀；

步驟2，將有機硅樹脂與發泡劑加入至溶膠液中攪拌均勻，形成混合液，加入氧化鋁和鋁粉，攪拌均勻后形成懸濁濃縮液；

步驟3，將懸濁濃縮液進行超聲反應，然后放入模具中低溫固化，形成鋁結構體；

步驟4，將鋁結構體放入馬弗爐中進行升溫燒結3-5h，自然冷卻后進行醇洗，得到鋁發泡結構；

步驟5，將碳化硅粉末加入至水中，加入分散劑與酚醛樹脂形成懸濁粘稠液；

步驟6，將鋁發泡結構放入懸濁粘稠液共煮1-2h，然后取出低溫固化，反復2-3次，得到包覆鋁結構；

步驟7，將包覆鋁結構進行活化反應，自然冷卻后得到輕量化鋁基復合材料。

所述復合材料的制備配方如下：

納米二氧化硅3-8份、無水乙醇20-30份、有機硅樹脂10-15份、發泡劑5-9份、氧化鋁10-15份、鋁粉12-16份、碳化硅15-20份、水30-40份、分散劑2-4份、酚醛樹脂10-15份。

所述發泡劑采用碳酸銨。

所述分散劑采用聚乙烯吡咯烷酮、甲基纖維素或羧甲基纖維素中的一種。

所述步驟1中的所述的納米二氧化硅的粒徑為100-500nm，攪拌速度為100-400r/min；采用攪拌的方式能夠將二氧化硅分散至無水乙醇中，形成較為穩定的膠狀。

步驟2中的攪拌速度均為1000-2000r/min；采用攪拌的方式能夠將發泡劑與有機硅樹脂混合均勻，同時加入氧化鋁與鋁粉攪拌，能夠形成粘稠且分散性好的二氧化硅、氧化鋁和鋁粉的懸濁結構。

步驟3中的超聲反應頻率為10-15kHz，超聲反應時間為10-30min，所述超聲反應采用水浴超聲，所述超聲溫度為30-50℃，所述低溫固化溫度為1-5℃；采用超聲反應能夠進行二氧化硅、氧化鋁和鋁粉的分散，同時能夠保證材料間的粘合性，采用低溫水浴超聲能夠防止無水乙醇的揮發，保證粘稠性的同時，也防止有機硅樹脂的提前固化，采用低溫固化能夠加快模具材料的固化，得到結構穩定的鋁結構體。