CN102234748A - 镀锌碳纤维泡沫轻金属及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种镀锌碳纤维泡沫轻金属及其制备方法，属于泡沫轻金属技术领域。它是一种由镀锌碳纤维与轻金属复合而成的泡沫轻金属。其制备方法是1、将碳纤维在氯化锌、氯化铵、硼酸和糊精形成的溶液中进行电镀。2、将一定量的镀锌短纤维、羧甲基淀粉醚加入到饱和盐水中，搅拌均匀后再加入一定量的盐粒子混合均匀并压实。3、将以上混合物加热保温形成予制体。4、将予制体放入一模具中，周围填满盐粒子紧实。5、将予制体加热至300-350℃保温，浇入过热的轻金属溶液，使其充满缝隙。6、待冷却固化化后用水冲去盐粒子即可得到镀锌碳纤维泡沫轻金属。该泡沫轻金属具有高强度、高模量等优点、使其应用更加广泛、实用。
Description
技术领域
本发明属于泡沫轻金属技术领域，具体涉及一种利用镀锌碳纤维增强泡沫轻金属性能的镀锌碳纤维泡沫轻金属及其制备方法。
背景技术
泡沫轻金属如泡沫铝、泡沫镁，由于其孔隙率高、密度小、比表面积大等特性，在导电、导热、吸音、减震、能量吸收及电磁屏蔽等方面具有良好的性能，从而被能源、冶金、机械、通讯、交通、建筑，甚至航空航天等领域广泛应用。但因它的强度和韧性差，使它的用途范围受到一定的限制。
发明内容
本发明目的是提供一种新结构的泡沫轻金属，可有效地克服现有泡沫轻金属的缺点。
本发明是这样实现的：本发明镀锌碳纤维泡沫轻金属的特征是将表面镀锌的短碳纤维与轻金属复合而成的泡沫轻金属，例如镀锌碳纤维泡沫铝及镀锌碳纤维泡沫镁。其制备方法是：
1.称取一定量的氯化锌、氯化铵、硼酸、糊精将其放到水中混合成为镀锌溶液，用纯锌板作阳极，碳纤维作阴极，阴极电流密度为5-6A/dm2，在室温下对碳纤维进行表面镀锌处理，然后烘干，剪成长度为1-3mm的镀锌短碳纤维。
2.将镀锌短碳纤维和羧甲基淀粉醚分散剂加入到饱和盐水中经振动搅拌均匀后，再将盐粒子加入到上述混合体中混合均匀后，然后装入一容器内，再用压头将其紧实。
3.将上述容器内的混合物加热至150℃-250℃，保温1-2个小时，使其变成具有一定强度的预制体。
4.将上述预制体从容器中取出放入一周边尺寸稍大于预制体尺寸的金属模具中，在其周围填满经烘烤过的盐粒子，将其压紧实。
5.将上述预制体和其周围的盐粒子连同模具一起加热到300-350℃并保温0.5-1小时，然后浇入超过熔点100-200℃的轻金属溶液，通过加压使过热的轻金属液快速充满盐粒子的缝隙中。
6.待固化冷却后形成一外层由盐粒子与轻金属构成、内部芯子由盐粒子与镀锌碳纤维及轻金属构成的复合体。
7.将上述复合体从模具中取出，利用清水进行冲刷，盐粒子被清理掉，即可得到镀锌碳纤维泡沫轻金属的毛坯。
8.将上述毛坯通过机械加工切去外层泡沫轻金属层后，即可得到本发明所述的镀锌碳纤维泡沫轻金属。
本发明优点及积极效果：
1.本发明由于是采用镀锌碳纤维与轻金属混合制备泡沫轻金属材料，而碳纤维材料具有高强度、高模量、耐高温及可屏蔽电磁波等特性，将其放进复合体中起到框架作用，使本发明可获得更为广泛的实用性。
2.本发明采用了镀锌碳纤维材料，使本发明有效地解决了碳纤维与轻金属基本体的润湿性和界面问题，使本发明更加实用、可靠。
附图说明：
图1为镀锌碳纤维泡沫轻金属的内部结构示意图：
1----外层，2----芯子，3---空隙，4----镀锌碳纤维，5----铝金属
具体实施方式
1.称取氯化锌180g/L、氯化铵80g/L、硼酸25g/L、糊精20g/L将其混合在一起用水作溶剂配成镀锌溶液，用纯锌板作阳极，碳纤维作阴极，阴极电流密度为5-6A/dm2，将未上浆的1K碳纤维通过5个大小相等的导丝辊导入电镀池进行镀锌处理，6分钟后再通过5个大小相等的导丝辊将镀锌碳纤维导入水洗槽进行流水清洗，然后用红外线烘干，剪成长度为1-3mm的镀锌短碳纤维。
2.将3g镀锌短碳纤维和0.5％羧甲基淀粉醚分散剂加入到50ml饱和盐水中经超声振动搅拌均匀后，再将45克0.8-1.5mm的盐粒子加入到上述混合体中混合均匀后，然后装入一直径为φ30mm高度80mm的容器内，再用压力为0.5Mpa的压头将其紧实。
3.将上述容器内的混合体加热至200℃保温1.5个小时，使其变成具有一定强度的预制体。
4.将上述预制体从容器中取出放入一个经预热的内径为φ40mm高度为100mm金属模具中，在其周围填满经200℃烘烤过的盐粒子，将其压紧实，压力为0.5-1Mpa。
5.将上述预制体和周围的盐粒子连同模具一起加热到300-350℃并保温半小时，然后浇入760℃的铝金属溶液，给予10Mpa的压力，使过热的铝金属液快速充满颗粒盐的缝隙中。
6.待固化冷却后形成一外层由盐粒子与铝金属构成、内部芯子由盐粒子与镀锌碳纤维及铝金属构成的复合体。
7.将上述复合体从模具中取出，利用清水进行冲刷，盐粒被清理掉，即可得到一种镀锌碳纤维与铝金属复合成的镀锌碳纤维泡沫铝的毛坯。
8.将上述毛坯通过机械加工切去外层泡沫铝，即可得到本发明所述的镀锌碳纤维泡沫铝金属。
用相同的方法也可制备出镀锌碳纤维泡沫镁金属。
Claims (2)
1.一种镀锌碳纤维泡沫轻金属，其特征在于它是由镀锌碳纤维与轻金属复合而成的泡沫轻金属。
2.如权利要求1所述的镀锌碳纤维泡沫轻金属，其特征在于其制备方法是：
(1)称取一定量的氯化锌、氯化铵、硼酸和糊精，将其放在一定量的水中混合均匀成为镀锌溶液，用纯锌板作阳极，用碳纤维作阴极，阳极电流密度为5-6A/dm2，将碳纤维放入镀锌溶液中，对其进行镀锌处理，然后烘干后剪切成长度为1-3mm的镀锌短碳纤维；
(2)称取一定量的镀锌短纤维及羧甲基淀粉醚加入到饱和盐水中，通过振动搅拌均匀后，再将一定量的盐粒子加入到上述混合体中，搅拌均匀后盛入一容器内，用压头将其紧实；
(3)将上述容器内的混合物加热至150-250℃，保温1-2小时，使其变成具有一定强度的予制体；
(4)将上述予制体从容器中取出放入一周边尺寸稍大于予制体尺寸的金属模具中，在予制体的周围填满经过烘烤过的盐粒子，将其压紧实；
(5)将上述予制体及其周围的盐粒子连同模具一起加热300-350℃，保温0.5-1小时，然后浇入超过熔点100-200℃的轻金属溶液，通过加压使过热的轻金属溶液快速地充满盐粒子的缝隙中；
(6)待冷却固化后形成一外层由盐粒子与轻金属构成，内部芯子由盐粒子与镀锌碳纤维及轻金属构成的复合体；
(7)将上述复合体从模具中取出，利用清水进行冲洗，盐粒子被清理去掉，即可得到镀锌碳纤维泡沫轻金属的毛坯；
(8)通过机械加工切去毛坯外层的泡沫轻金属后，即可得到本发明所述的镀锌碳纤维泡沫轻金属。
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