一种3C电子产品用增强型铝基碳化硅材料、制备工艺及应用的制作方法

本技术涉及3c电子产品用铝合金复合材料，尤其是涉及一种3c电子产品用增强型铝基碳化硅材料、制备工艺及应用。

背景技术：

1、增强型铝基碳化硅材料是一种在板材领域应用广泛的高性能材料，但是由于铝与增强相之间界面相容性相对较差导致其主要采用粉末冶金工艺制备，同时也存在一些相应的缺点：1.易碎性：增强型铝基碳化硅材料在某些情况下可能会表现出较高的脆性，容易发生断裂或破损，降低了其整体的耐用性。2.成本高昂：由于粉末冶金的制备工艺复杂、原材料成本较高等因素，增强型铝基碳化硅材料的生产成本相对较高，使得其在一些应用领域的竞争力受到一定限制。3.加工难度大：增强型铝基碳化硅材料的加工难度较大，需要采用特殊的加工工艺和设备，增加了生产成本和技术门槛。4.导热性能不佳：尽管铝基碳化硅材料具有较高的力学性能，但其相对于铝合金或铜合金导热性能相对较差，限制了其在一些高温导热要求较高的应用领域的应用。5.环境适应性差：增强型铝基碳化硅材料在某些特殊环境下可能会受到影响，例如在强腐蚀性环境中的表现可能不如其他材料稳定。

2、综上所述，虽然当前的增强型铝基碳化硅材料在性能方面具有许多优异之处，但其在易碎性、加工性、导热性、环境适应性等方面仍存在一些缺点，需要进一步改进和优化。为此，本技术提供了3c电子产品用增强型铝基碳化硅材料、制备工艺及应用。

技术实现思路

1、为了解决上述现有技术中增强型铝基碳化硅材料在易碎性、加工性、导热性、环境适应性等方面存在的问题，本技术提供了一种3c电子产品用增强型铝基碳化硅材料、制备工艺及应用。

2、本技术提供的一种3c电子产品用增强型铝基碳化硅材料，是由以下质量比百分数的原料制成1-10%的表面纳米金属颗粒改性的多壁碳纳米管、20-30%的增强相粉、10-15%的纳米碳纤维、0.01-1.0%的炭黑，0.5-2%的铜cu，0.5-1%的硅si，0.5-2%的镁mg，余量为铝al；所述表面纳米金属颗粒改性的多壁碳纳米管中用于表面改性的纳米金属颗粒包括纳米级铝金属簇、纳米级钛金属簇、纳米级锡金属簇、纳米级铋金属簇、纳米级铜金属簇、纳米级铁金属簇、纳米级银金属簇、纳米级镁金属簇中的至少一种；所述增强相粉包括碳化硅粉或者碳化硅粉搭配碳化钛粉、碳化钒粉、碳化锆粉中的至少一种；所述纳米碳纤维为表面纳米金属颗粒改性的纳米碳纤维，所述纳米碳纤维中用于表面改性的纳米金属颗粒包括纳米级铝金属簇、纳米级钛金属簇、纳米级锡金属簇、纳米级铋金属簇、纳米级铜金属簇、纳米级铁金属簇、纳米级银金属簇、纳米级镁金属簇中的至少一种。

3、本技术中采用的增强相粉可改善整体的耐热性、硬度和耐磨性能，本技术中采用的表面纳米金属颗粒改性的多壁碳纳米管和纳米碳纤维可改善整体的机械强度、韧性和导热导电性能，通过对配方组合物的优化设计结合本技术中制备方法，制备的3c电子产品用增强型铝基碳化硅材料具有良好致密度、均匀性、导热性、耐磨性、机械强度、导电性，适合用于3c电子产品外壳件的制造。

4、优选的，所述3c电子产品用增强型铝基碳化硅材料是由以下质量比百分数的原料制成：3-6%的表面纳米金属颗粒改性的多壁碳纳米管、28-30%的增强相粉、12-14%的纳米碳纤维、0.05-0.2%的炭黑，1-2%的铜cu，0.5-1%的硅si，1-2%的镁mg，余量为铝al。

5、通过优化增强型铝基碳化硅材料的配方组合，可改善整体的致密度、均匀性、导热性、耐磨性、机械强度、导电性，同时利于控制生产成本和产品质量品控。

6、优选的，用于所述表面纳米金属颗粒改性的多壁碳纳米管中表面改性的纳米金属颗粒为纳米级铝金属簇、纳米级钛金属簇；所述纳米碳纤维中用于表面改性的纳米金属颗粒为纳米级铝金属簇、纳米级钛金属簇。

7、优选的，用于所述表面纳米金属颗粒改性的多壁碳纳米管中表面改性的纳米金属颗粒为纳米级锡金属簇、纳米级铋金属簇；所述纳米碳纤维中用于表面改性的纳米金属颗粒为纳米级锡金属簇、纳米级铋金属簇、纳米锡锡合金簇。

8、通过对多壁碳纳米管材料界面的改性处理和纳米碳纤维界面的改性处理，使得所制备的表面纳米金属颗粒改性的多壁碳纳米管、纳米碳纤维与金属铝具有相对较好的界面相容性能，进而可改善整体的致密度、均匀性、导热性、耐磨性、机械强度、导电性。

9、优选的，增强相粉由碳化硅粉、碳化钛粉、碳化锆粉以质量比(80-90):(5-10):(5-10)组成。

10、通过对增强相粉组分的优化设计，不仅可改善整体的导热性、耐磨性、导电性，而且还有利于整体的机械强度、韧性的提升，同时优化增强相粉材料成本，降低整体生产成本。

11、优选的，所述3c电子产品用增强型铝基碳化硅材料是由以下质量比百分数的原料制成：4-5%的表面纳米金属颗粒改性的多壁碳纳米管、30%的增强相粉、13-14%的纳米碳纤维、0.10%的炭黑，2%的铜cu，0.5%的硅si，1%的镁mg，余量为铝al；所述表面纳米金属颗粒改性的多壁碳纳米管中用于表面改性的纳米金属颗粒为纳米级铝金属簇、纳米级钛金属簇；所述纳米碳纤维中用于表面改性的纳米金属颗粒为纳米级铝金属簇、纳米级钛金属簇；所述增强相粉由碳化硅粉、碳化钛粉、碳化锆粉以质量比(80-90):(5-10):(5-10)组成。

12、通过优化增强型铝基碳化硅材料的配方组合，可改善整体的致密度、均匀性、导热性、耐磨性、机械强度、导电性，同时利于控制生产成本和产品质量品控。

13、优选的，所述增强相粉由碳化硅粉、碳化钛粉、碳化锆粉以质量比85:10:5组成；所述碳化硅粉的平均粒径为40-800nm，立方晶型，比表面积为3-40g/cm3；所述碳化钛粉的平均粒径为50-200nm，立方晶型，比表面积为10-40g/cm3、所述碳化锆粉的平均粒径为50-200nm，立方晶型，比表面积为10-40g/cm3。

14、通过对增强相粉组分的优化设计，不仅可改善整体的导热性、耐磨性、导电性，而且还有利于整体的机械强度、韧性的提升，同时优化增强相粉材料成本，降低整体生产成本。此外，对碳化硅粉、碳化钛粉、碳化锆粉材料的品质及其型号的优化选择，可改善整体的致密度、均匀性、导热性、耐磨性、机械强度、韧性、导电性。

15、第二方面，本技术提供的一种3c电子产品用增强型铝基碳化硅材料的制备方法，是通过以下技术方案得以实现的：

16、一种3c电子产品用增强型铝基碳化硅材料的制备方法，包括以下步骤：

17、步骤一，将表面纳米金属颗粒改性的多壁碳纳米管、纳米碳纤维、炭黑与铝粉进行高速球磨处理，所述铝粉的质量等于所述表面纳米金属颗粒改性的多壁碳纳米管、纳米碳纤维、炭黑总质量的0.2-0.4倍，即可制得混合料a；

18、步骤二，将铜粉、硅粉、镁粉、混合料a与剩余的铝粉混合均匀后通过气雾化制得球形合金粉，所得球形合金粉d50为5-20微米，振实密度大于2.50g/cm3；

19、步骤三，将所得球形合金粉与增强相粉置于行星球磨机中以200-500rpm转速球磨15-30min得混合粉料，所得混合粉料置于模具中进行冷压成型处理，即可制得预压制件；

20、步骤四，所得预压制件在氮气或者惰性保护气氛下进行快速烧结处理得3c电子产品用增强型铝基碳化硅锭料；

21、所得3c电子产品用增强型铝基碳化硅锭料经过挤压、轧制、淬火、时效、打磨即可制得满足3c电子产品使用要求且相应目标结构的增强型铝基碳化硅制件。

22、优选的，所述步骤四，所得预压制件在氮气保护气氛下进行快速烧结处理，快速烧结的升温速率50-200℃/min升温至1200-1580℃保温15-30min，以5-10℃/min降温至820-840℃保温80-150min，开炉自然冷却至室温，即可制得半成品。

23、优选的，所述步骤四，所得预压制件在氮气保护气氛下进行快速烧结处理，快速烧结的升温速率50-200℃/min升温至650-750℃保温15-30min，以5-10℃/min降温至520-540℃保温80-150min，开炉自然冷却至室温，即可制得3c电子产品用增强型铝基碳化硅锭料；

24、所述增强型铝基碳化硅制件制备过程中的淬火参数：以15-30℃/min升温至460-480℃保温15-30min，水淬至室温后，重复上述淬火操作至少两次；完成淬火处理后进行时效处理，时效处理参数：以10-20℃/min升温至180-200℃保温90-180min，开炉自然冷却至室温。

25、本技术通过的3c电子产品用增强型铝基碳化硅材料的制备方法相对简单，实施操作难度相对低，便于实现工业化生产制造，有利于降低产品的生产成本，提升企业核心竞争力。

26、一种3c电子产品用增强型铝基碳化硅材料应用于3c电子产品，所述3c电子产品包括手机背板、手机散热模块、手机边框。

27、手机背板：本技术中的增强型铝基碳化硅材料具有优异的强度和硬度，同时具备良好的导热性能和耐高温性能，适合用于手机背板的制造，可有效提升手机背板的抗压性和耐磨性，同时保证手机在高温环境下的稳定性。

28、手机散热模块：由于本技术中的增强型铝基碳化硅材料具有良好的导热性能，可以应用于手机散热模块的制造，可有效地提高散热效率，降低手机在高负荷运行时的温度，保护手机内部元件不受过热影响。

29、手机边框：本技术中的增强型铝基碳化硅材料的高强度和硬度使其成为手机边框的理想材料选择。该材料可以有效增强手机边框的抗撞击性能，提高手机整体的耐用性和稳定性。

30、总的来说，本技术中的增强型铝基碳化硅材料在手机背板等部件上的应用可以有效提升手机的整体性能和品质，为用户提供更加稳定、耐用的手机使用体验。

31、综上所述，本技术具有以下优点：

32、1、本技术中制备的3c电子产品用增强型铝基碳化硅材料具有良好致密度、均匀性、导热性、耐磨性、机械强度、导电性，适合用于3c电子产品外壳件的制造。

33、2、本技术的制备方法相对简单，操作难度低，便于实现工业化生产制造。