碳系復合金屬材料及其制備方法
【專利摘要】本發明涉及碳系復合金屬材料及其制備方法，該復合材料是在金屬系材料的基體中包含碳系材料的復合金屬材料。與現有技術相比，本發明提供的碳系復合金屬材料及其制備方法，由于通過熱處理氣化彈性體，可以提高復合金屬材料的強度；另外碳納米纖維的凝聚力變弱，提高其分散性，可以制得使碳納米纖維均勻地分散的碳纖維復合金屬材料，也進一步改善了碳材料和金屬材料的浸潤性。
【專利說明】
碳系復合金屬材料及其制備方法
技術領域
[0001]本發明涉及金屬材料及其制備方法領域，具體涉及碳系復合金屬材料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]近年來，近年來，使用碳納米纖維的復合材料倍受注目。由于這樣的復合材料包含碳納米纖維，所以可以期待其提高機械強度等。但是，從納米大小至微米大小的微小碳系物質會因碳原子間的范德華力而迅速凝集，因此采用上述方法無法使微小碳系物質在金屬粉末粒子的表面均一分散，很難最終顯著提高金屬材料的特性。作為碳系復合金屬材料的鑄造方法，現有技術中有使鎂蒸氣滲透、分散在由氧化物陶瓷形成的多孔質成形體內，同時，通過導入氮氣使熔融金屬滲透在多孔質成形體的鑄造方法。由于碳納米纖維相互之間具有很強的凝聚性，所以難以使碳納米纖維均勻地分散在復合材料的基材中。因此，現在難以獲得具有期望特性的碳納米纖維，而且，無法高效利用成本高昂的碳納米纖維。
【發明內容】
[0003]本發明所要解決的技術問題是為了克服上述現有技術的不足:提供碳系復合金屬材料及其制備方法。
[0004]本發明的目的是通過以下技術方案實現的:
[0005]碳系復合金屬材料，該復合材料是在金屬系材料的基體中包含碳系材料的復合金屬材料。
[0006]所述基體包含在所述碳系材料的周圍含有鋁、氮、以及氧的非晶質的周邊相；
[0007]所述碳系材料是碳納米纖維。
[0008]所述碳納米纖維的平均直徑為0.5至600nm。
[0009]所述碳系復合金屬材料的制備方法，包括以下工序:
[0010]工序(I):準備含有具有親水性和疏水性的表面活性劑的溶液；
[0011]工序(2):在所述溶液中以單分散狀態分散從納米大小至微米大小的微小碳系材料；
[0012]工序(3):使分散有所述微小碳系物質的所述溶液與金屬粉末粒子的表面接觸；
[0013]工序(4):將所述金屬粉末粒子干燥，借助所述溶液的成分使單分散狀態的所述微小碳系物質附著于所述金屬粉末粒子的表面；
[0014]工序(5):將所述金屬粉末粒子在含有氫的還原氣氛中或真空氣氛中進行熱處理，從而使附著于金屬粉末粒子的表面的溶液成分熱分解而除去，使金屬粉末粒子的表面局部地從所述附著微小碳系材料露出，并在露出的部分進行金屬粉末粒子間的擴散和燒結。
[0015]所述金屬系材料，包含從鎂、鋁、硅、鈣、鈦、釩、鉻、錳、鐵、鎳、銅、鋅、鋯中選擇的至少一種。
[0016]同現有技術相比，本發明的有益效果為:
[0017]本發明提供的碳系復合金屬材料及其制備方法，由于通過熱處理氣化彈性體，可以提高復合金屬材料的強度；另外碳納米纖維的凝聚力變弱，提高其分散性，可以制得使碳納米纖維均勾地分散的碳纖維復合金屬材料，也進一步改善了碳材料和金屬材料的浸潤性。
【具體實施方式】
[0018]本發明實施方式主要提供碳系復合金屬材料及其制備方法，為便于很好的理解，下面結合具體實施例對本發明作進一步說明，但本發明的內容并不限于此。
[0019]實施例1
[0020]碳系復合金屬材料，該復合材料是在金屬系材料的基體中包含碳系材料的復合金屬材料。
[0021]所述基體包含在所述碳系材料的周圍含有鋁、氮、以及氧的非晶質的周邊相；
[0022]所述碳系材料是碳納米纖維。
[0023]所述碳納米纖維的平均直徑為0.5至600nm。
[0024]所述碳系復合金屬材料的制備方法，包括以下工序:
[0025]工序(I):準備含有具有親水性和疏水性的表面活性劑的溶液；
[0026]工序⑵:在所述溶液中以單分散狀態分散從納米大小至微米大小的微小碳系材料；
[0027]工序(3):使分散有所述微小碳系物質的所述溶液與金屬粉末粒子的表面接觸；
[0028]工序(4):將所述金屬粉末粒子干燥，借助所述溶液的成分使單分散狀態的所述微小碳系物質附著于所述金屬粉末粒子的表面；
[0029]工序(5):將所述金屬粉末粒子在含有氫的還原氣氛中或真空氣氛中進行熱處理，從而使附著于金屬粉末粒子的表面的溶液成分熱分解而除去，使金屬粉末粒子的表面局部地從所述附著微小碳系材料露出，并在露出的部分進行金屬粉末粒子間的擴散和燒結。
[0030]所述金屬系材料，包含從鎂、鋁、硅、鈣、鈦、釩、鉻、錳、鐵、鎳、銅、鋅、鋯中選擇的至少一種。
[0031]對彈性體進行說明:彈性體分子量優選為5000至500萬，更優選為2萬至300萬。因為如果彈性體的分子量在這個范圍，彈性體分子相互絡合，相互連接，所以彈性體容易侵入到凝結的碳納米纖維的相互之間，因此分離碳納米纖維的效果顯著。當彈性體的分子量小于5000時，彈性體分子不能相互充分地絡合，即便在后面工序中施加剪切力，分散第一碳材料的效果也較小。另外，當彈性體的分子量大于500萬時，彈性體太硬，加工較困難。
[0032]實施例2
[0033]碳系復合金屬材料，該復合材料是在金屬系材料的基體中包含碳系材料的復合金屬材料。
[0034]所述基體包含在所述碳系材料的周圍含有鋁、氮、以及氧的非晶質的周邊相；
[0035]所述碳系材料是碳納米纖維。
[0036]所述碳納米纖維的平均直徑為0.5至600nm。
[0037]所述碳系復合金屬材料的制備方法，包括以下工序:
[0038]工序(I):準備含有具有親水性和疏水性的表面活性劑的溶液；
[0039]工序(2):在所述溶液中以單分散狀態分散從納米大小至微米大小的微小碳系材料；
[0040]工序(3):使分散有所述微小碳系物質的所述溶液與金屬粉末粒子的表面接觸；
[0041]工序(4):將所述金屬粉末粒子干燥，借助所述溶液的成分使單分散狀態的所述微小碳系物質附著于所述金屬粉末粒子的表面；
[0042]工序(5):將所述金屬粉末粒子在含有氫的還原氣氛中或真空氣氛中進行熱處理，從而使附著于金屬粉末粒子的表面的溶液成分熱分解而除去，使金屬粉末粒子的表面局部地從所述附著微小碳系材料露出，并在露出的部分進行金屬粉末粒子間的擴散和燒結。
[0043]所述金屬系材料，包含從鎂、鋁、硅、鈣、鈦、釩、鉻、錳、鐵、鎳、銅、鋅、錯中選擇的至少一種。
[0044]對彈性體進行說明:彈性體分子量優選為5000至500萬，更優選為2萬至300萬。因為如果彈性體的分子量在這個范圍，彈性體分子相互絡合，相互連接，所以彈性體容易侵入到凝結的碳納米纖維的相互之間，因此分離碳納米纖維的效果顯著。當彈性體的分子量小于5000時，彈性體分子不能相互充分地絡合，即便在后面工序中施加剪切力，分散第一碳材料的效果也較小。另外，當彈性體的分子量大于500萬時，彈性體太硬，加工較困難。
[0045]與現有技術相比，本發明提供的碳系復合金屬材料及其制備方法，由于通過熱處理氣化彈性體，可以提高復合金屬材料的強度；另外碳納米纖維的凝聚力變弱，提高其分散性，可以制得使碳納米纖維均勻地分散的碳纖維復合金屬材料，也進一步改善了碳材料和金屬材料的浸潤性。
【主權項】
1.碳系復合金屬材料，其特征在于:該復合材料是在金屬系材料的基體中包含碳系材料的復合金屬材料。2.如權利要求1所述碳系復合金屬材料，其特征在于:所述基體包含在所述碳系材料的周圍含有鋁、氮、以及氧的非晶質的周邊相。3.如權利要求1所述碳系復合金屬材料，其特征在于:所述碳系材料是碳納米纖維。4.如權利要求1所述碳系復合金屬材料，其特征在于:所述碳納米纖維的平均直徑為0.5 至 600nm。5.如權利要求1所述碳系復合金屬材料的制備方法，其特征在于:包括以下工序: 工序(I):準備含有具有親水性和疏水性的表面活性劑的溶液； 工序(2):在所述溶液中以單分散狀態分散從納米大小至微米大小的微小碳系材料； 工序(3):使分散有所述微小碳系物質的所述溶液與金屬粉末粒子的表面接觸； 工序(4):將所述金屬粉末粒子干燥，借助所述溶液的成分使單分散狀態的所述微小碳系物質附著于所述金屬粉末粒子的表面； 工序(5):將所述金屬粉末粒子在含有氫的還原氣氛中或真空氣氛中進行熱處理，從而使附著于金屬粉末粒子的表面的溶液成分熱分解而除去，使金屬粉末粒子的表面局部地從所述附著微小碳系材料露出，并在露出的部分進行金屬粉末粒子間的擴散和燒結。6.如權利要求5所述碳系復合金屬材料的制備方法，其特征在于:所述金屬系材料，包含從鎂、鋁、硅、鈣、鈦、釩、鉻、錳、鐵、鎳、銅、鋅、鋯中選擇的至少一種。
【文檔編號】C22C101/10GK106065456SQ201410592500
【公開日】2016年11月2日
【申請日】2014年10月28日 公開號201410592500.9, CN 106065456 A, CN 106065456A, CN 201410592500, CN-A-106065456, CN106065456 A, CN106065456A, CN201410592500, CN201410592500.9
【發明人】李景春
【申請人】西安永成電子科技有限責任公司