一种金属料体及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种金属料体及其制备方法和应用，所述金属料体的制备方法为：将金属材料粉体与高分子材料和溶剂混合，在容器中利用机械力的作用去除粉体表面包覆的氧化层，得到混合物；除去混合物中的溶剂后，将得到的高分子材料包覆的金属材料粉体进行造粒；造粒完成后，将得到的颗粒烘烤成型，得到高分子材料完全包覆的金属料体。本发明专利技术利用物理的方法实现了对氧化膜的完全去除，且能够有效避免金属材料表面氧化层的再次产生。得到的高分子材料完全包覆的金属料体，可以应用于注塑烧结工艺中，增加了金属材料的应用面。尤其是将铝及铝合金引入注塑烧结工艺，能够制作尺寸小、结构复杂的铝及铝合金零部件，具有良好的经济效益和广阔的应用前景。

Metal material, preparation method and application thereof

The invention relates to a metal material and preparation method and application thereof. The preparation method for the metal material: metal powder and polymer material and solvent by mechanical force in the container to effect removal of oxide powder is coated on the surface of the body, in addition to obtain a mixture; the mixture solvent after the metal powder coated polymer materials obtained by granulating granulation; after the completion of the particles obtained by baking molding, metal polymer coating body. The invention realizes the complete removal of the oxide film by the physical method, and can effectively avoid the re generation of the oxide layer on the surface of the metal material. The obtained polymer material fully coated metal material can be applied to injection molding and sintering process, and the application surface of metal material is increased. Especially the introduction of aluminum and aluminum alloy into injection sintering process can produce small size and complex structure of aluminum and aluminum alloy parts, and has good economic benefits and broad application prospects.

【技术实现步骤摘要】
一种金属料体及其制备方法和应用
本专利技术涉及金属粉体材料制备领域，具体涉及一种金属料体及其制备方法和应用。
技术介绍
金属及其合金材料在空气中极易被氧化，在表面形成氧化膜，氧化膜的存在会影响金属材料的烧结性能。以铝及铝合金为例，室温下，块状铝合金表面氧化膜为10-20μm，而雾化法制备出的铝合金粉末，其氧化膜的厚度达到50-150μm，且为非晶态或水合物，性质非常稳定，高温下难以分解。常规条件下烧结时，铝金属原子不能扩散穿过这层连续且致密的氧化膜，粉末颗粒之间不能互相融合长大，难以消除孔隙以使制品达到致密化。现有技术中一般通过破坏金属材料表面的氧化膜或液相烧结的方法来改善铝及铝合金的烧结性能。所述破坏表面的氧化膜的方式主要为方面有下列方式：(1)添加镁金属进行固相反应烧结：镁的活性远大于铝，其氧化物形成的自由能比Al2O3要小得多，因此，镁添加剂应用于铝合金的粉末烧结中，可以将Al2O3还原成纯金属铝，生成镁铝尖晶石结构的氧化物。镁在铝基体中扩散，使体积发生改变，在氧化膜上产生剪切力，最终破坏氧化膜，有利于原子的扩散和烧结的顺利进行，提高铝合金的密度。然而经研究发现。铝合金中镁的添加量要达到0.15％才能引起烧结体积的收缩，实现对氧化膜的有效消除，同时起到固溶强化的作用。(2)还原气氛烧结：在还原性气氛下烧结时，颗粒周围的还原性气体与Al2O3反应，置换出金属铝。常用的还原气体氢气是非常活泼的化学元素。与金属氧化物能发生置换反应。同样，氢气也能与氧化物Al2O3发生反应，烧结过程中，Al2O3薄膜通过不断反应而逐渐减薄，从而使颗粒间的铝原子扩散得以进行，使块状材料变的致密。然而氢气存在安全隐患，还会增加生产成本。在液相烧结方面有下列方式：金属及其合金粉末压坯仅通过固相烧结难以获得很高的密度，如果在一定的烧结温度下，低熔组元熔化形成低熔共晶物，由液相引起的物质迁移比固相快，最终液相将填满烧结体内的空隙，由此可以获得密度高、性能好的烧结品。然而液相烧结铝合金制品的添加相必须具备以下条件：(1)低于铝合金熔点；(2)与铝不互溶；(3)产生的液相须对铝合金颗粒表面有良好的润湿性。常用的添加相有Cu、Sn、Zn、Mg等金属，或者将这些金属元素复合添加。上述的方式都是通过化学反应实现对金属材料氧化膜的去除，并不能有效避免氧化层的再次产生。去除氧化膜后，所述金属材料表面会再度被氧化。因此，利用金属材料进行注塑烧结一直是一个难点，尤其是铝及铝合金，其表面极易被氧化，无法在注塑烧结工艺中使用。
技术实现思路
鉴于现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种金属料体及其制备方法和应用，弥补了目前利用化学反应方式去除金属氧化膜技术中存在的不足，能够有效避免金属材料表面氧化层的再次产生。同时，得到的金属料体可以与注塑烧结工艺完美结合，尤其是实现了将铝及铝合金引入注塑烧结工艺，能够制备出性能更好的产品，获得更大的经济效益。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：第一方面，本专利技术提供一种金属料体的制备方法，所述方法包括以下步骤：(1)将金属材料粉体与高分子材料和溶剂混合，在容器中利用机械力的作用去除粉体表面包覆的氧化层，得到混合物；(2)除去步骤(1)得到的混合物中的溶剂，得到经高分子材料包覆的金属材料粉体；(3)将步骤(2)得到的高分子材料包覆的金属材料粉体进行造粒；(4)步骤(3)所述造粒完成后，将得到的颗粒烘烤成型，得到高分子材料完全包覆的金属料体。本专利技术通过使金属材料粉体在与高分子材料和溶剂混合的状态下，利用机械力使表面氧化层因颗粒间摩擦而脱落，同时因粉体浸在溶剂内，可以保持金属材质避免二次氧化产生。弥补了目前利用化学反应方式去除金属氧化膜技术中存在的不足，能够有效避免金属材料表面氧化层的再次产生。通过后续的去除溶剂、造粒以及烘烤成型的操作，得到了高分子材料完全包覆的金属料体。由于高分子材料的隔绝作用，所述金属料体不会被氧化，进而可以应用于注塑烧结工艺中。根据本专利技术，步骤(1)所述金属材料为纯金属和/或其对应的合金。本专利技术提供的工艺适合绝大部分常用的纯金属及其对应的合金材料，例如可以是铜及铜合金、铝和/或铝合金、钛及钛合金、铁及铁合金、钕及钕合金等，但非仅限于此，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举。本专利技术所述的金属材料优选为铝和/或铝合金；所述铝合金可以为2XXX系列铝-铜基合金、3XXX系列铝-锰基合金、4XXX系列铝-硅基合金、5XXX系列铝-镁基合金、6XXX系列铝-镁-硅基合金或7XXX系列铝-镁-锌基合金中的任意一种。根据本专利技术，所述铝合金中可以选择性的添加非金属强化相。根据本专利技术，所述非金属强化相为陶瓷材料，优选为氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷或硼化物陶瓷中的任意一种或至少两种的组合，例如可以是氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷或硼化物陶瓷中的任意一种；典型但非限定性的组合为：氧化物陶瓷和氮化物陶瓷；碳化物陶瓷和硼化物陶瓷；氧化物陶瓷和碳化物陶瓷；氧化物陶瓷和硼化物陶瓷；氮化物陶瓷和碳化物陶瓷；氮化物陶瓷和硼化物陶瓷；氧化物陶瓷、氮化物陶瓷和碳化物陶瓷；氧化物陶瓷、氮化物陶瓷和硼化物陶瓷；氮化物陶瓷、碳化物陶瓷和硼化物陶瓷；氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷和硼化物陶瓷。根据本专利技术，步骤(1)所述高分子材料为本领域常用的热固性高分子材料和/或热塑性高分子材料，例如可以是酚醛塑料、环氧塑料、氨基塑料、不饱和聚酯、醇酸塑料、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲醛，聚碳酸酯，聚酰胺、丙烯酸类塑料、其它聚烯烃及其共聚物、聚砜或聚苯醚等，但非仅限于此，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举。根据本专利技术，步骤(1)所述溶剂为芳香烃类、脂肪烃类、脂环烃类、卤化烃类、醇类、醚类、酯类、酮类或二醇衍生物中的任意一种或至少两种的组合，例如可以是芳香烃类、脂肪烃类、脂环烃类、卤化烃类、醇类、醚类、酯类、酮类或二醇衍生物中的任意一种；典型但非限定性的组合为：芳香烃类和脂肪烃类；脂环烃类和卤化烃类；醇类和醚类；酯类和酮类；芳香烃类和二醇衍生物；脂肪烃类、脂环烃类和卤化烃类等，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举。根据本专利技术，步骤(1)中将金属材料粉体与高分子材料和溶剂混合后，在球磨桶中利用球磨的方式去除粉体表面包覆的氧化层。使用球磨的方式去除粉体表面包覆的氧化层的优点是：除粉体间的摩擦外可借助磨粒的种类强化研磨速率及效果，且设备简单，易于操作。本专利技术对步骤(1)中机械力作用的时间不做特殊限定，利用机械力对粉体、高分子材料和溶剂的混合物进行持续的作用，至金属材料粉体表面的氧化层完全破碎除去为止。优选地，步骤(1)所述粉体与高分子材料在浸没在所述溶剂中。根据本专利技术，步骤(2)中利用加热将溶剂蒸发和/或抽真空的方式对混合物中的溶剂进行回收。根据本专利技术，步骤(3)所述造粒后，得到粒径D90分布在100-150μm的颗粒，所述颗粒的粒径可以是100μm、105μm、110μm、115μm、120μm、125μm、130μm、135μm、140μm、145μm或150μm，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。根据本专利技术，步骤(4)所述烘烤成型的温度为140-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属料体的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)将金属材料粉体与高分子材料和溶剂混合，在容器中利用机械力的作用去除粉体表面包覆的氧化层，得到混合物；(2)除去步骤(1)得到的混合物中的溶剂，得到经高分子材料包覆的金属材料粉体；(3)将步骤(2)得到的高分子材料包覆的金属材料粉体进行造粒；(4)步骤(3)所述造粒完成后，将得到的颗粒烘烤成型，得到高分子材料完全包覆的金属料体。

【技术特征摘要】
1.一种金属料体的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)将金属材料粉体与高分子材料和溶剂混合，在容器中利用机械力的作用去除粉体表面包覆的氧化层，得到混合物；(2)除去步骤(1)得到的混合物中的溶剂，得到经高分子材料包覆的金属材料粉体；(3)将步骤(2)得到的高分子材料包覆的金属材料粉体进行造粒；(4)步骤(3)所述造粒完成后，将得到的颗粒烘烤成型，得到高分子材料完全包覆的金属料体。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述金属材料为纯金属和/或其对应的合金；优选地，所述金属材料为铝和/或铝合金；优选地，所述铝合金为2XXX系列铝-铜基合金、3XXX系列铝-锰基合金、4XXX系列铝-硅基合金、5XXX系列铝-镁基合金、6XXX系列铝-镁-硅基合金或7XXX系列铝-镁-锌基合金中的任意一种；优选地，所述铝合金中含有非金属强化相；优选地，所述非金属强化相为陶瓷材料，优选为氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷或硼化物陶瓷中的任意一种或至少两种的组合。3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述高分子材料为热固性高分子材料和/或热塑性高分子材料。4.如权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述溶剂为芳香...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯春树，周龙金，
申请(专利权)人：昆山卡德姆新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32