[发明专利]一种基于等离子沉积的铝碳化硅材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种基于等离子沉积的铝碳化硅材料的制备方法，包括如下步骤：1)颗粒级配；2)初步包覆；3)热喷雾包覆；4)等离子沉积5)热等静压所述粗坯，最终得到铝碳化硅。本发明公开提供了一种基于等离子沉积的铝碳化硅材料的制备方法，得到碳化硅体积分数高、孔隙率较低、热导率高、热膨胀系数可调的铝碳化硅材料。

技术领域

本发明公开涉及铝碳化硅材料制备技术领域，尤其涉及一种基于等离子沉积的铝碳化硅材料的制备方法。

背景技术

铝碳化硅材料是采用铝合金作基体，按设计要求，将一定形式、比例和分布状态的碳化硅作为增强体，复合而成的一种无机非金属颗粒增强金属基材料。因具有轻质、高比强度、高热导率、热膨胀系数可调等优异的力学和热物理性能，广泛地应用于电子封装、精密仪器、汽车部件，航空航天都等领域。

制备铝碳化硅材料的方法很多，常见的有搅拌铸造法、粉末冶金法、浸渗铸造法、喷射沉积法。其中，喷射沉积法是一种结合金属液雾化和沉积过程，在惰性气体作用下制备金属复合材料的成型工艺，其工艺过程包括基体金属熔化，液态金属雾化、颗粒加入及其金属雾化流的混合、沉积和凝固等。喷射沉积法利用快速凝固的特性，生产所需要的温度比较低，颗粒之间的接触时间非常短，可使晶粒得到显著细化，避免宏观偏析，降低界面反应，降低氧化程度，且增强体的体积分数及尺寸大小可不受限制，产品的综合性能有很大的提高。

虽然喷射沉积法的过程比较短，而且工艺、技术比较简单，但是设备的成本较高，粉末原料的利用率较低，一般仅为20-30％，所制得的复合材料孔隙度较大，一般都需要结合热等静压或挤压进一步加工致密化。

发明内容

鉴于此，本发明公开提供了一种基于等离子沉积的铝碳化硅材料的制备方法，以得到体积分数高、孔隙率较低、热导率高、抗弯强度高的铝碳化硅材料。

本发明提供的技术方案，具体为，一种基于等离子沉积的铝碳化硅材料的制备方法，包括如下步骤：

1)颗粒级配：分别选择不同粒度的碳化硅粉体、铝合金粉体；得到备用的碳化硅粉体、铝合金粉体；

2)混合步骤1)中备用的碳化硅粉体、铝合金粉体得到混合粉体，采用机械手段通过添加改性剂对混合粉体进行初步包覆；

3)将初步包覆后的粉体进行热喷雾包覆，得到铝合金包覆碳化硅粉体；

4)等离子沉积所述铝合金包覆碳化硅粉体，得到铝碳化硅材料的粗坯；

5)热等静压所述粗坯，最终得到铝碳化硅。

所述步骤1)中选择两种或两种以上不同粒度的碳化硅粉体，所述不同粒度的碳化硅粉体中小颗粒：中颗粒：大颗粒的质量比为：3/3/4-2/3/5；所述碳化硅粉体的粒度为0.1-500μm；所述铝合金粉体的粒度为0.1-100μm。

所述铝合金粉体为高纯铝粉、6061铝合金粉、7050铝合金粉体中的一种。

步骤2)所述混合粉体中碳化硅所占的体积比为40-50％。

步骤2)中所述机械手段为采用高能球磨机，所述高能球磨机为氧化锆磨球，料/球质量比为1/2；高能球磨机转数为2000-3000rpm，球磨时间为2-5h。

步骤2)中所述改性剂的添加质量百分比为小于等于3％。

所述改性剂为硬脂酸、石蜡、树脂中的一种。

步骤3)具体包括：

a、将初步包覆后的粉体加入搅拌机中，再加入水作为溶剂，其中料水质量比1/1-1/2；

b、再向上述溶液中加入粘结剂，所述粘结剂的添加质量百分比小于等于3％；加入粘结剂后进行搅拌，搅拌时间为0.5-2h；其中所述粘结剂为PVA、树脂中的一种；