[发明专利]一种碳纳米管增强铝基复合材料的制备方法

摘要

本发明涉及一种碳纳米管增强铝基复合材料的制备方法，是针对铝合金力学性能低的情况，在铝合金熔液中掺杂碳纳米管，碳纳米管经酸化处理、敏化处理、活化处理、表面镀镍处理、与铝合金液有机结合在一起，提高了铝合金的力学性能，本制备方法工艺先进，数据精确翔实，硬度为90HV，抗拉强度达300MPa，是先进的碳纳米管增强铝基复合材料的制备方法。

主权项

1.一种碳纳米管增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于：使用的化学物质材料为：铝合金、碳纳米管、无水乙醇、硫酸、硝酸、氯化亚锡、氯化钯、硫酸镍、次亚磷酸钠、柠檬酸钠、氯化铵，其准备用量如下：以克、毫升为计量单位铝合金：AZ31，6000g±0.1g碳纳米管：C，15g±0.1g无水乙醇：C2H5OH，1000mL±10mL硫酸：H2SO4，600mL±0.1mL硝酸：HNO3，200mL±0.1mL氯化亚锡：SnCl2·2H2O，100mL±0.1mL氯化钯：PdCl2，60mL±0.1mL硫酸镍：NiSO4·6H2O，100mL±0.1mL次亚磷酸钠：NaH2PO2·H2O，100mL±0.1mL柠檬酸钠：Na3C6H5O7·2H2O，100mL±0.1mL氯化铵：NH4Cl，100mL±0.1mL氮气：N2，1000000cm3±100cm3去离子水：H2O，2000mL±10mL(1)、预处理碳纳米管①混酸处理碳纳米管将碳纳米管置于硫酸和硝酸中(比例3:1)，酸化时间24h，酸化温度是80℃，酸化过程搅拌器转速为500r/min，搅拌时间是30min，再将混酸处理的碳纳米管用去离子水清洗5次至中性；再用无水乙醇清洗之后，最后将碳纳米管放入干燥箱中于80℃下干燥3h，得纯化多壁碳纳米管；②敏化处理碳纳米管在氮气保护下，采用硫酸亚锡和硫酸混合液进行敏化处理，敏化过程要全程使用超声波分散，超声分散时间30min；再将敏化处理的多壁碳纳米管用去离子水清洗5次至中性；③活化处理碳纳米管在氮气保护下，通过硝酸银溶液对多壁碳纳米管进行活化处理，活化过程要使用超声波分散30min；④碳纳米管表面镀镍对敏化、活化处理的多壁碳纳米管进行化学镀镍；化学试剂为硫酸镍、次亚磷酸钠、柠檬酸钠、氯化铵，化学镀过程使用超声波分散，超声分散30min，随后将表面化学镀镍后的碳纳米管用去离子水清洗5次至中性；(2)、预处理铝合金块将铝合金块置于钢质平板上，用机械切制成块状，块状尺寸≤50mm×60mm×50mm；(3)、熔炼、浇注、轧制碳纳米管增强铝基复合材料的熔炼、半固态浇注、轧制是在熔炼轧制机上进行的；①，将切制的铝合金块置于熔炼铸轧机的熔炼坩埚内；将预处理的碳纳米管置于熔炼铸轧机的熔炼坩埚内；②，开启熔炼坩埚加热器，加热温度710℃±2℃，加热熔炼时间120min，成碳纳米管增强铝基复合材料合金熔液；③，熔炼后，合金熔液经弯曲浇道进入保温坩埚，保温时间60min；合金熔液成半固态状；④，半固态状合金熔液注入侧封板内待轧；⑤，半固态状合金熔液进入铸轧机的左轧辊和右轧辊之间进行轧制，左轧辊转动方向为顺时针转动，右轧辊转动方向为逆时针转动，轧制后成矩形铸件，即碳纳米管增强铝基复合材料矩形铸件；⑥，冷却，轧制后的矩形铸件由两侧的冷却水管喷雾冷却至25℃；冷却后即为碳纳米管增强铝基复合材料矩形板材；(4)、修整、清洗将轧制后的碳纳米管增强铝基复合材料矩形板材进行修整打磨；然后用无水已醇进行清洗，使其洁净，清洗后晾干；(5)、检测、分析、表征对制备的碳纳米管增强铝基复合材料矩形铸件进行检测、分析、表征；用X射线衍射仪进行碳纳米管增强铝基复合材料物相分析；用扫描电子显微镜仪进行碳纳米管增强铝基复合材料形貌分析；结论：碳纳米管增强铝基复合材料硬度为90HV，抗拉强度为300MPa；(6)、包装、储存对制备的碳纳米管增强铝基复合材料用软质材料包装，要防潮、防酸碱盐侵蚀，储存温度20℃、相对温度10％。