[發明專利]一種連續氧化鋁纖維增強鋁基電纜芯及其制備方法和設備

有效

• 申請號: 202110044103.8
• 申請日: 2021-01-13
• 公開（公告）號: CN112885518B
• 公開（公告）日: 2022-09-27
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 上海榕融新材料科技有限公司
• 主分類號: H01B7/28
• 分類號: H01B7/28;H01B13/22;H01B7/29
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 蔣太煒

1.一種連續氧化鋁纖維增強鋁基導電材料的制備方法，其特征在于：包括下述步驟：

S1.氧化鋁預制體的制備：

所述氧化鋁預制體包括大絲束扁紗、編織繩、捻繩和攪股繩中的至少一種，大絲束扁紗根數為100-10000根；編織繩、捻繩和攪股繩的編織方式為平紋、斜紋、緞紋中的一種，直徑為Amm，織物每1cm的經紗或緯紗均為3～30股，編織繩體密度為0.5～2.5g/cm³、線密度為2～800 g/m；

S2.制備耐高溫涂料的漿料：

將陶瓷粉體、溶劑、分散劑、粘接劑按比例置于球磨罐中球磨混合均勻，然后加入氨水將pH值調至7～9，或加入酸性溶液將pH值調至3～5，攪拌均勻，制得氧化鋁纖維耐高溫涂層漿料；

陶瓷粉體選自LaPO₄、SnO₂、TiO₂、ZrO₂、Y₂O₃、Y₃Al₅O₁₂、SiO₂、Al₂O₃、Mullite中的至少一種；所述陶瓷粉體的粒度為0.02-5微米；

S2中，溶劑選自去離子水、乙醇中的至少一種；

S2中，分散劑選自丙烯酸類樹脂、聚氨酯樹脂乳液、聚羧酸基共聚物中的至少一種；

S2中，粘接劑選自纖維素衍生物、丙烯酸類樹脂、聚醋酸乙烯酯、聚乙二醇中的至少一種；

S2中，陶瓷粉體、溶劑、分散劑、粘接劑的質量比為20~70： 75~30：0.2~5：0.5~10；

S3.制備氧化鋁預制體耐高溫涂層：

將上述S1氧化鋁預制體浸泡在改性劑中，浸泡完成后，用pH 3～5或9～10的水溶液沖洗，得到改性后坯體；然后將S2所得漿料浸漬和/或涂覆和/或沉積到改性后的坯體上；在400～1200℃的高溫下進行燒結處理；在預制體纖維表面獲得50～500nm的均勻高溫涂層；所述改性劑選自聚乙烯亞胺、聚醋酸乙烯酯、聚乙二醇、聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸樹脂中的至少一種；

S4.磁控濺射/化學氣相沉積制備中間界面層：

通過磁控濺射/化學氣相沉積的方式將Al、Cu、Ti、Fe、Mo、Cr、Ag、Au、Zr、C、S、N、B元素組成的一種或兩種金屬或化合物濺射到氧化鋁纖維表面，得到包覆有中間界面層的氧化鋁預制體；

S5.熱處理：

將S4所得包覆有中間界面層的氧化鋁預制體進行熱處理；得到熱處理后的帶界面層的氧化鋁預制體；

S6.氧化鋁纖維增強鋁基復合材料制備：

將S5熱處理后的帶界面層的氧化鋁預制體加入到鋁液或鋁合金液中；制備出直徑為B的電纜芯；

單位相同時，A的取值小于B的取值；且B的取值為0.1mm～15mm。

2.根據權利要求1所述的一種連續氧化鋁纖維增強鋁基導電材料的制備方法，其特征在于：

氧化鋁纖維的界面層的厚度為50～2000nm；

磁控濺射的參數為：工作氣壓為0.2～5.0Pa，工作溫度為25～500℃，功率為100～5000W，濺射時間為5～300min，濺射氣體為惰性氣體，靶材電源為射頻電源；所述惰性氣體為Ar和/或N₂；

化學氣相沉積的參數為：工作氣壓為0.1～2000Pa，工作溫度為500～1300℃，沉積時間為30～400min，沉積氣體選自丙烯、三氯化硼、惰性氣體中的至少一種，所述惰性氣體為Ar和/或N₂。

3.根據權利要求1所述的一種連續氧化鋁纖維增強鋁基導電材料的制備方法，其特征在于：將S5所得熱處理后的帶界面層的氧化鋁預制體置于熔鋁爐中，兩端分別固定在收/放卷機上，位于收卷機和放卷機之間的熱處理后的帶界面層的氧化鋁預制體貫穿熔鋁爐；然后，將鋁合金原料置于熔鋁爐內，先對熔鋁爐進行抽真空，然后通入惰性氣體，加熱加壓，當鋁合金熔化后，啟動收/放卷機，在收卷機上，得到設定直徑的電纜芯；所得電纜芯的直徑為0.1mm～15mm，電芯的長度大于1m。

4.根據權利要求1所述的一種連續氧化鋁纖維增強鋁基導電材料的制備方法，其特征在于：增強體材料占整個導電材料的體積百分數為20-80%。

5.根據權利要求1所述的一種連續氧化鋁纖維增強鋁基導電材料的制備方法；其特征在于：所述鋁合金中含有Ti、Ni、Cu、Si、Mg、Sn、Cd、Fe、Mn、Zn、Nb、Mo、Zr元素中的至少一種。