[發明專利]一種碳纖維增強金屬基復合材料的制備方法

有效

• 申請號: 201711443722.4
• 申請日: 2017-12-27
• 公開（公告）號: CN108193148B
• 公開（公告）日: 2019-12-24
• 發明（設計）人: 陳文革;薛元琳;王嬌嬌;王蕾
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: C22C47/04
• 分類號: C22C47/04;C22C47/14;C22C49/14;C25D5/54;C25D3/38;C25D3/12;C25D3/08;C22C101/10;C22C121/02
• 代理公司: 61214 西安弘理專利事務所
• 代理人: 胡燕恒

1.一種碳纖維增強金屬基復合材料的制備方法，其特征在于，具體步驟如下：

步驟1，將碳纖維表面進行預處理；

步驟1中碳纖維表面進行預處理的過程如下：將碳纖維置于加熱爐中在480～500℃下灼燒30～60min進行熱脫脂，再浸入丙酮中浸泡1h，水洗后，置于干燥箱中35～45℃干燥6～8h，再將干燥后的碳纖維置于68wt％濃硝酸中，在90℃下粗化60～90min，用去離子水洗至中性；

步驟2，采用電鍍法在碳纖維表面鍍金屬銅、鎳或鉻；

步驟3，稱取一定量的金屬粉與包覆金屬銅、鎳或鉻的碳纖維在酒桶式混料機中機械混合30～80min；

步驟4，將步驟3混合好的物料裝在鋼壓模具中冷壓成型,所選取的壓制壓力為300～500MPa；

步驟5，將步驟4冷壓成型的生坯裝在三高石墨模具中進行熱壓燒結；

步驟5中，熱壓燒結過程為：在高溫氣氛保護熱壓爐中緩慢加熱至金屬熔點的0.7～0.8倍、同時加壓制壓力20～30MPa，停留60～90min后隨爐冷卻，所用的保護氣氛為氬氣或氮氣，氣體流量是1～2L/h；

步驟6，將經步驟5燒結后的復合材料放到固體噴砂機中進行表面處理，即得碳纖維增強金屬基復合材料。

2.根據權利要求1所述的一種碳纖維增強金屬基復合材料的制備方法，其特征在于，步驟2中，采用電鍍法在碳纖維表面鍍覆金屬銅、鎳或鉻的具體過程如下：將步驟1處理后的碳纖維作為陰極，將鎳片、銅片或鉛片作為陽極，置于電鍍液中電鍍，然后水洗3～5次，置于干燥箱中35～45℃干燥6～8h；在碳纖維表面鍍覆金屬銅后還需再經過鈍化處理。

3.根據權利要求2所述的一種碳纖維增強金屬基復合材料的制備方法，其特征在于，步驟2中，用于在碳纖維表面鍍覆金屬銅的電鍍液組成為：硫酸銅30～50g/L、酒石酸鈉10～25g/L、檸檬酸鈉60～90g/L及硝酸鉀8～12g/L，其電鍍的工藝條件為：電鍍溫度：25～45℃，電流密度：1.0～3.5A/dm²，電鍍時間：20～40min。

4.根據權利要求2所述的一種碳纖維增強金屬基復合材料的制備方法，其特征在于，步驟2中，用于在碳纖維表面鍍覆金屬鎳的電鍍液組成為：硫酸鎳200～270g/L、氯化鎳60～70g/L、硼酸32～40g/L及十二烷基硫酸鈉0.01～0.1g/L，其電鍍的工藝條件為：電鍍溫度：25～40℃，電流密度：0.1～0.5A/dm²，電鍍時間：4～20min。

5.根據權利要求2所述的一種碳纖維增強金屬基復合材料的制備方法，其特征在于，步驟2中，用于在碳纖維表面鍍覆金屬鉻的電鍍液組成為：鉻酐230～250g/L、濃硫酸1.25～5mL/L及硼酸5～10g/L，其電鍍的工藝條件為：電鍍溫度：40～60℃，電鍍時間：10～30min，電流密度：24～30A/dm²。

6.根據權利要求1所述的一種碳纖維增強金屬基復合材料的制備方法，其特征在于，步驟3中，包覆金屬銅、鎳或鉻的碳纖維的體積占混合物料總體積的1％～50％。

7.根據權利要求1所述的一種碳纖維增強金屬基復合材料的制備方法，其特征在于，步驟3中的金屬粉為銅粉、鐵粉、鋁粉或鎢粉。

8.根據權利要求1所述的一種碳纖維增強金屬基復合材料的制備方法，其特征在于，步驟6中，所用的砂粒粒徑0.1～0.5mm，沖擊速度為1～3m/s。