一种复合多孔金属材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种复合多孔金属材料，由下列重量份的原料制成：铝合金15‑20份、铁5‑12份、钛5‑9份、镁3‑7份、锌2‑5份、铜1‑3份、聚四氟乙烯11‑15份、脲甲醛7‑12份、碳化硅9‑13份、氮化硅3‑6份、硼化钨2‑7份、碳酸钙2‑4份、碳酸镁1‑3份、硅酸钠2‑4份、4‑叔丁基苯磺酰胺5‑9份、甲氧基乙酸甲酯3‑6份、5‑氨基‑2‑乙氧基苯磺酸3‑5份、硅烷偶联剂5‑10份、热稳定剂5‑10份。制备而成的一种复合多孔金属材料，其比重小、强度高、减震性能好。同时，还公开了相应的制备方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及金属材料
，特别涉及一种复合多孔金属材料及其制备方法。
技术介绍
多孔金属材料即金属内部弥散分布着大量的有方向性的或随机的孔洞，这些孔洞的直径约2um～3mm之间。由于对孔洞的设计要求不同，孔洞可以是泡沫型的，藕状型的，蜂窝型的等等。多孔金属材料还可以根据其孔洞的形态可以分为独立孔洞型的和连续孔洞型的二大类。独立型的材料具有比重小，刚性、比强度好，吸振、吸音性能好等特点；连续型的材料除了具有上述特点之外，还具有浸透性、通气性好等特点。正因为多孔金属材料具有结构材料利功能材料的特点，所以被广泛应用于航空航天、交通运输、建筑工程、机械工程、电化学工程、环境保护工程等领域。有人认为，金属材料内部分布大量的孔洞，那么其强度会大大削弱。一些文献指出，在材料的轻量化时，材料的形状因子是一个关键因素，形状因子包括了宏观形状因子和微观形状因子。在机械设计时经常不用圆棒而采用空心管，不用矩形截面而采工字型、兀字型等材料，所有这些都是改变宏观形状因子的措施。而将材料制备成多孔正是改变材料的微观形状冈子。经过材料的轻量化设计，可以得出：形状因子=宏观形状因子×微观形状因子。也就是说，在材料轻量化设计过程中，在考虑形状因子时，不单要考虑宏观因子，如果能考虑到微观形状因子，那么在材料的轻量化上可以收到成倍的效果。由于多孔金属材料比重小，比强度大，所以它可以构件的形式广泛应用于机械工具和交通运输工具上。如果将多孔材料轧制成板材，那么可以制作汽车，机器的蒙皮，以取代所用的板材。所以本项目致力于研制高性能复合多孔金属材料以期满足行业的发展需求。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供一种复合多孔金属材料及其制备方法，通过采用特定原料进行组合，配合相应的生产工艺，得到了一种复合多孔金属材料，其比重小、强度高、减震性能好，能够满足行业的要求，具有较好的应用前景。本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：一种复合多孔金属材料，由下列重量份的原料制成：铝合金15-20份、铁5-12份、钛5-9份、镁3-7份、锌2-5份、铜1-3份、聚四氟乙烯11-15份、脲甲醛7-12份、碳化硅9-13份、氮化硅3-6份、硼化钨2-7份、碳酸钙2-4份、碳酸镁1-3份、硅酸钠2-4份、4-叔丁基苯磺酰胺5-9份、甲氧基乙酸甲酯3-6份、5-氨基-2-乙氧基苯磺酸3-5份、硅烷偶联剂5-10份、热稳定剂5-10份。优选地，所述的硅烷偶联剂选自乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三（2-甲氧基乙氧基）硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种。优选地，所述热稳定剂选自抗坏血酸棕榈酸酯、藻酸丙二醇酯、羧甲基纤维素钠、乙酰磺胺酸钾中的一种或几种。所述的复合多孔金属材料的制备方法，包括以下步骤：（1）按照重量份称取各原料；（2）将铝合金、铁、钛、镁、锌、铜、热稳定剂加入坩埚电阻炉，抽真空，真空烧结，烧结温度为820-860℃，烧结时间为5小时，得到真空烧结混合物；（3）将聚四氟乙烯、脲甲醛、碳化硅、氮化硅、硼化钨、碳酸钙、碳酸镁、硅酸钠、硅烷偶联剂加入搅拌釜混合，加入等质量的5%碳酸氢三钠溶液中，搅拌速度500-700转/分钟，搅拌60分钟；（4）将步骤（3）中的搅拌混合物注入双辊混炼机混炼，压强10-15MPa，反应温度500-550℃，反应时间为2小时；（5）再将步骤（2）中的真空烧结混合物和步骤（4）中的混炼混合物依次注入密炼机，然后再加入4-叔丁基苯磺酰胺、甲氧基乙酸甲酯、5-氨基-2-乙氧基苯磺酸，反应温度600-650℃，反应时间60分钟，得到产品母液；（6）将步骤6 中的产品母液注入喷雾干燥塔，进口温度为820℃，出口温度为320-350℃，得到颗粒状物料，然后过20目筛；（7） 将过筛后的物料在惰性气体中保温活化，保温时间为60分钟；（8） 将步骤（7）中的活化混合物加入喷射成型机的静态混合器中，进行纤维喷射成型，压强为2-5MPa，即得成品。优选地，步骤（7）中的惰性气体为氩气。本专利技术与现有技术相比，其有益效果为：（1）本专利技术的一种复合多孔金属材料以铝合金、铁、钛、镁、锌、铜、聚四氟乙烯、脲甲醛、碳化硅、氮化硅、硼化钨、碳酸钙、碳酸镁、硅酸钠为主要成分，通过加入4-叔丁基苯磺酰胺、甲氧基乙酸甲酯、5-氨基-2-乙氧基苯磺酸、硅烷偶联剂、热稳定剂，辅以真空烧结、高温密炼、加压密炼、喷雾干燥、过筛活化、加压喷射成型等工艺，使得制备而成的复合多孔金属材料，其比重小、强度高、减震性能好，能够满足行业的要求，具有较好的应用前景。（2）本专利技术的复合多孔金属材料原料廉价、工艺简单，适于大规模工业化运用，实用性强。具体实施方式下面结合具体实施例对专利技术的技术方案进行详细说明。实施例1（1）称取铝合金15份、铁5份、钛5份、镁3份、锌2份、铜1份、聚四氟乙烯11份、脲甲醛7份、碳化硅9份、氮化硅3份、硼化钨2份、碳酸钙2份、碳酸镁1份、硅酸钠2份、4-叔丁基苯磺酰胺5份、甲氧基乙酸甲酯3份、5-氨基-2-乙氧基苯磺酸3份、乙烯基三甲氧基硅烷5份、抗坏血酸棕榈酸酯5份；（2）将铝合金、铁、钛、镁、锌、铜、抗坏血酸棕榈酸酯加入坩埚电阻炉，抽真空，真空烧结，烧结温度为820℃，烧结时间为5小时，得到真空烧结混合物；（3）将聚四氟乙烯、脲甲醛、碳化硅、氮化硅、硼化钨、碳酸钙、碳酸镁、硅酸钠、乙烯基三甲氧基硅烷加入搅拌釜混合，加入等质量的5%碳酸氢三钠溶液中，搅拌速度500转/分钟，搅拌60分钟；（4）将步骤（3）中的搅拌混合物注入双辊混炼机混炼，压强10MPa，反应温度500℃，反应时间为2小时；（5）再将步骤（2）中的真空烧结混合物和步骤（4）中的混炼混合物依次注入密炼机，然后再加入4-叔丁基苯磺酰胺、甲氧基乙酸甲酯、5-氨基-2-乙氧基苯磺酸，反应温度600℃，反应时间60分钟，得到产品母液；（6）将步骤6 中的产品母液注入喷雾干燥塔，进口温度为820℃，出口温度为320℃，得到颗粒状物料，然后过20目筛；（7） 将过筛后的物料在氩气中保温活化，保温时间为60分钟；（8） 将步骤（7）中的活化混合物加入喷射成型机的静态混合器中，进行纤维喷射成型，压强为2MPa，即得成品。制得的复合多孔金属材料的性能测试结果如表1所示。实施例2（1）称取铝合金17份、铁7份、钛6份、镁4份、锌3份、铜2份、聚四氟乙烯12份、脲甲醛9份、碳化硅10份、氮化硅4份、硼化钨3份、碳酸钙3份、碳酸镁2份、硅酸钠3份、4-叔丁基苯磺酰胺7份、甲氧基乙酸甲酯4份、5-氨基-2-乙氧基苯磺酸4份、乙烯基三（2-甲氧基乙氧基）硅烷7份、藻酸丙二醇酯7份；（2）将铝合金、铁、钛、镁、锌、铜、藻酸丙二醇酯加入坩埚电阻炉，抽真空，真空烧结，烧结温度为830℃，烧结时间为5小时，得到真空烧结混合物；（3）将聚四氟乙烯、脲甲醛、碳化硅、氮化硅、硼化钨、碳酸钙、碳酸镁、硅酸钠、乙烯基三（2-甲氧基乙氧基）硅烷加入搅拌釜混合，加入等质量的5%碳酸氢三钠溶液中，搅拌速度600转/分钟，搅拌60分钟；（4）将步骤（3）中的搅拌混合物注入双辊混炼机混炼，压强12MPa，反应温度520℃，反应时间为2小时；（5）再将步骤（2）中的真空烧结混合物和步骤（4）中的混炼混本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合多孔金属材料，其特征在于：由下列重量份的原料制成：铝合金15‑20份、铁5‑12份、钛5‑9份、镁3‑7份、锌2‑5份、铜1‑3份、聚四氟乙烯11‑15份、脲甲醛7‑12份、碳化硅9‑13份、氮化硅3‑6份、硼化钨2‑7份、碳酸钙2‑4份、碳酸镁1‑3份、硅酸钠2‑4份、4‑叔丁基苯磺酰胺5‑9份、甲氧基乙酸甲酯3‑6份、5‑氨基‑2‑乙氧基苯磺酸3‑5份、硅烷偶联剂5‑10份、热稳定剂5‑10份。

【技术特征摘要】
1.一种复合多孔金属材料，其特征在于：由下列重量份的原料制成：铝合金15-20份、铁5-12份、钛5-9份、镁3-7份、锌2-5份、铜1-3份、聚四氟乙烯11-15份、脲甲醛7-12份、碳化硅9-13份、氮化硅3-6份、硼化钨2-7份、碳酸钙2-4份、碳酸镁1-3份、硅酸钠2-4份、4-叔丁基苯磺酰胺5-9份、甲氧基乙酸甲酯3-6份、5-氨基-2-乙氧基苯磺酸3-5份、硅烷偶联剂5-10份、热稳定剂5-10份。2.根据权利要求1所述的一种复合多孔金属材料，其特征在于：所述的硅烷偶联剂选自乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三（2-甲氧基乙氧基）硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的一种复合多孔金属材料，其特征在于：所述热稳定剂选自抗坏血酸棕榈酸酯、藻酸丙二醇酯、羧甲基纤维素钠、乙酰磺胺酸钾中的一种或几种。4.根据权利要求1-3任一所述的一种复合多孔金属材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）按照重量份称取各原料；（2）将铝合金、铁、钛、镁、锌、铜、热稳定剂加入坩埚电阻炉，抽真空，真空...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄润翔，
申请(专利权)人：苏州洪河金属制品有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32