碳系复合金属材料及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及碳系复合金属材料及其制备方法，该复合材料是在金属系材料的基体中包含碳系材料的复合金属材料。与现有技术相比，本发明提供的碳系复合金属材料及其制备方法，由于通过热处理气化弹性体，可以提高复合金属材料的强度；另外碳纳米纤维的凝聚力变弱，提高其分散性，可以制得使碳纳米纤维均匀地分散的碳纤维复合金属材料，也进一步改善了碳材料和金属材料的浸润性。
【专利说明】
碳系复合金属材料及其制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及金属材料及其制备方法领域，具体涉及碳系复合金属材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]近年来，近年来，使用碳纳米纤维的复合材料倍受注目。由于这样的复合材料包含碳纳米纤维，所以可以期待其提高机械强度等。但是，从纳米大小至微米大小的微小碳系物质会因碳原子间的范德华力而迅速凝集，因此采用上述方法无法使微小碳系物质在金属粉末粒子的表面均一分散，很难最终显著提高金属材料的特性。作为碳系复合金属材料的铸造方法，现有技术中有使镁蒸气渗透、分散在由氧化物陶瓷形成的多孔质成形体内，同时，通过导入氮气使熔融金属渗透在多孔质成形体的铸造方法。由于碳纳米纤维相互之间具有很强的凝聚性，所以难以使碳纳米纤维均匀地分散在复合材料的基材中。因此，现在难以获得具有期望特性的碳纳米纤维，而且，无法高效利用成本高昂的碳纳米纤维。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是为了克服上述现有技术的不足:提供碳系复合金属材料及其制备方法。
[0004]本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
[0005]碳系复合金属材料，该复合材料是在金属系材料的基体中包含碳系材料的复合金属材料。
[0006]所述基体包含在所述碳系材料的周围含有铝、氮、以及氧的非晶质的周边相；
[0007]所述碳系材料是碳纳米纤维。
[0008]所述碳纳米纤维的平均直径为0.5至600nm。
[0009]所述碳系复合金属材料的制备方法，包括以下工序:
[0010]工序(I):准备含有具有亲水性和疏水性的表面活性剂的溶液；
[0011]工序(2):在所述溶液中以单分散状态分散从纳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质的所述溶液与金属粉末粒子的表面接触；
[0013]工序(4):将所述金属粉末粒子干燥，借助所述溶液的成分使单分散状态的所述微小碳系物质附着于所述金属粉末粒子的表面；
[0014]工序(5):将所述金属粉末粒子在含有氢的还原气氛中或真空气氛中进行热处理，从而使附着于金属粉末粒子的表面的溶液成分热分解而除去，使金属粉末粒子的表面局部地从所述附着微小碳系材料露出，并在露出的部分进行金属粉末粒子间的扩散和烧结。
[0015]所述金属系材料，包含从镁、铝、硅、钙、钛、钒、铬、锰、铁、镍、铜、锌、锆中选择的至少一种。
[0016]同现有技术相比，本发明的有益效果为:
[0017]本发明提供的碳系复合金属材料及其制备方法，由于通过热处理气化弹性体，可以提高复合金属材料的强度；另外碳纳米纤维的凝聚力变弱，提高其分散性，可以制得使碳纳米纤维均勾地分散的碳纤维复合金属材料，也进一步改善了碳材料和金属材料的浸润性。
【具体实施方式】
[0018]本发明实施方式主要提供碳系复合金属材料及其制备方法，为便于很好的理解，下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明的内容并不限于此。
[0019]实施例1
[0020]碳系复合金属材料，该复合材料是在金属系材料的基体中包含碳系材料的复合金属材料。
[0021]所述基体包含在所述碳系材料的周围含有铝、氮、以及氧的非晶质的周边相；
[0022]所述碳系材料是碳纳米纤维。
[0023]所述碳纳米纤维的平均直径为0.5至600nm。
[0024]所述碳系复合金属材料的制备方法，包括以下工序:
[0025]工序(I):准备含有具有亲水性和疏水性的表面活性剂的溶液；
[0026]工序⑵:在所述溶液中以单分散状态分散从纳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质的所述溶液与金属粉末粒子的表面接触；
[0028]工序(4):将所述金属粉末粒子干燥，借助所述溶液的成分使单分散状态的所述微小碳系物质附着于所述金属粉末粒子的表面；
[0029]工序(5):将所述金属粉末粒子在含有氢的还原气氛中或真空气氛中进行热处理，从而使附着于金属粉末粒子的表面的溶液成分热分解而除去，使金属粉末粒子的表面局部地从所述附着微小碳系材料露出，并在露出的部分进行金属粉末粒子间的扩散和烧结。
[0030]所述金属系材料，包含从镁、铝、硅、钙、钛、钒、铬、锰、铁、镍、铜、锌、锆中选择的至少一种。
[0031]对弹性体进行说明:弹性体分子量优选为5000至500万，更优选为2万至300万。因为如果弹性体的分子量在这个范围，弹性体分子相互络合，相互连接，所以弹性体容易侵入到凝结的碳纳米纤维的相互之间，因此分离碳纳米纤维的效果显著。当弹性体的分子量小于5000时，弹性体分子不能相互充分地络合，即便在后面工序中施加剪切力，分散第一碳材料的效果也较小。另外，当弹性体的分子量大于500万时，弹性体太硬，加工较困难。
[0032]实施例2
[0033]碳系复合金属材料，该复合材料是在金属系材料的基体中包含碳系材料的复合金属材料。
[0034]所述基体包含在所述碳系材料的周围含有铝、氮、以及氧的非晶质的周边相；
[0035]所述碳系材料是碳纳米纤维。
[0036]所述碳纳米纤维的平均直径为0.5至600nm。
[0037]所述碳系复合金属材料的制备方法，包括以下工序:
[0038]工序(I):准备含有具有亲水性和疏水性的表面活性剂的溶液；
[0039]工序(2):在所述溶液中以单分散状态分散从纳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质的所述溶液与金属粉末粒子的表面接触；
[0041]工序(4):将所述金属粉末粒子干燥，借助所述溶液的成分使单分散状态的所述微小碳系物质附着于所述金属粉末粒子的表面；
[0042]工序(5):将所述金属粉末粒子在含有氢的还原气氛中或真空气氛中进行热处理，从而使附着于金属粉末粒子的表面的溶液成分热分解而除去，使金属粉末粒子的表面局部地从所述附着微小碳系材料露出，并在露出的部分进行金属粉末粒子间的扩散和烧结。
[0043]所述金属系材料，包含从镁、铝、硅、钙、钛、钒、铬、锰、铁、镍、铜、锌、错中选择的至少一种。
[0044]对弹性体进行说明:弹性体分子量优选为5000至500万，更优选为2万至300万。因为如果弹性体的分子量在这个范围，弹性体分子相互络合，相互连接，所以弹性体容易侵入到凝结的碳纳米纤维的相互之间，因此分离碳纳米纤维的效果显著。当弹性体的分子量小于5000时，弹性体分子不能相互充分地络合，即便在后面工序中施加剪切力，分散第一碳材料的效果也较小。另外，当弹性体的分子量大于500万时，弹性体太硬，加工较困难。
[0045]与现有技术相比，本发明提供的碳系复合金属材料及其制备方法，由于通过热处理气化弹性体，可以提高复合金属材料的强度；另外碳纳米纤维的凝聚力变弱，提高其分散性，可以制得使碳纳米纤维均匀地分散的碳纤维复合金属材料，也进一步改善了碳材料和金属材料的浸润性。
【主权项】
1.碳系复合金属材料，其特征在于:该复合材料是在金属系材料的基体中包含碳系材料的复合金属材料。2.如权利要求1所述碳系复合金属材料，其特征在于:所述基体包含在所述碳系材料的周围含有铝、氮、以及氧的非晶质的周边相。3.如权利要求1所述碳系复合金属材料，其特征在于:所述碳系材料是碳纳米纤维。4.如权利要求1所述碳系复合金属材料，其特征在于:所述碳纳米纤维的平均直径为0.5 至 600nm。5.如权利要求1所述碳系复合金属材料的制备方法，其特征在于:包括以下工序: 工序(I):准备含有具有亲水性和疏水性的表面活性剂的溶液； 工序(2):在所述溶液中以单分散状态分散从纳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质的所述溶液与金属粉末粒子的表面接触； 工序(4):将所述金属粉末粒子干燥，借助所述溶液的成分使单分散状态的所述微小碳系物质附着于所述金属粉末粒子的表面； 工序(5):将所述金属粉末粒子在含有氢的还原气氛中或真空气氛中进行热处理，从而使附着于金属粉末粒子的表面的溶液成分热分解而除去，使金属粉末粒子的表面局部地从所述附着微小碳系材料露出，并在露出的部分进行金属粉末粒子间的扩散和烧结。6.如权利要求5所述碳系复合金属材料的制备方法，其特征在于:所述金属系材料，包含从镁、铝、硅、钙、钛、钒、铬、锰、铁、镍、铜、锌、锆中选择的至少一种。
【文档编号】C22C101/10GK106065456SQ201410592500
【公开日】2016年11月2日
【申请日】2014年10月28日 公开号201410592500.9, CN 106065456 A, CN 106065456A, CN 201410592500, CN-A-106065456, CN106065456 A, CN106065456A, CN201410592500, CN201410592500.9
【发明人】李景春
【申请人】西安永成电子科技有限责任公司