本發(fā)明涉及高導(dǎo)熱材料領(lǐng)域，尤其是涉及一種不銹鋼與鋁的復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、目前，任何一種單一金屬材料都不能滿足多樣化的性能需求，因此對復(fù)合材料的研究至關(guān)重要。金屬復(fù)合材料彌補(bǔ)了單一材料的性能缺點(diǎn)，復(fù)合材料可以集合各組元材料的優(yōu)點(diǎn)，提高復(fù)合材料的綜合屬性。金屬復(fù)合材料一般是指通過特殊制備方式使兩種及以上差異性較大的金屬材料實(shí)現(xiàn)良好結(jié)合的新型材料，從而作為一種，高導(dǎo)熱、高耐腐蝕、高耐磨、成本可控等的優(yōu)質(zhì)新型材料使用。現(xiàn)有主流不銹鋼/鋁復(fù)合板的制備方法有軋制復(fù)合法和爆炸復(fù)合法。爆炸復(fù)合法板材表面質(zhì)量問題嚴(yán)重、結(jié)合質(zhì)量穩(wěn)定性較差，而且爆炸存在嚴(yán)重的環(huán)境問題。傳統(tǒng)的熱軋工藝下，熱軋前不銹鋼、鋁復(fù)合表面清洗、打磨和二次清洗，所獲得的熱軋復(fù)合界面為平直界面，導(dǎo)熱性能不佳，界面處熱阻大。

2、不銹鋼/鋁/不銹鋼復(fù)合板具有輕質(zhì)量、良好的導(dǎo)熱性、高耐磨耐腐蝕性、高強(qiáng)度等優(yōu)質(zhì)性能，從而成為了當(dāng)下最熱門的金屬復(fù)合材料之一。不銹鋼具有較強(qiáng)的抗腐蝕能力，能夠在潮濕、酸性或堿性環(huán)境中長期使用而不生銹或腐蝕。不銹鋼表面光滑，不易附著細(xì)菌、污垢和污染物，易于清潔，保持衛(wèi)生。鋁具有質(zhì)量輕、良好的導(dǎo)電性、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，而且鋁具有良好的導(dǎo)熱性能，能夠快速傳導(dǎo)熱量。但不銹鋼/鋁復(fù)合板的出現(xiàn)沒有兼具鋁高導(dǎo)熱的優(yōu)異性能，使其在家用廚具、化工以及車輛工程散熱器等領(lǐng)域有其局限性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種高熱導(dǎo)率的不銹鋼與鋁的復(fù)合材料及其制備方法。

2、本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

3、一種不銹鋼與鋁的復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

4、對干燥處理后不銹鋼和鋁進(jìn)行表面毛化處理；

5、將mxene與酒精按比例混合，得到均勻分散的mxene溶液；

6、將mxene溶液均勻噴灑到毛化處理后的鋁表面，待酒精揮發(fā)后，得到表面覆蓋有mxene的鋁板；

7、在表面覆蓋有mxene的鋁板的上下兩側(cè)分別放置毛化處理后的不銹鋼，得到依次分布的不銹鋼、mxene、鋁板、mxene和不銹鋼的疊合樣品；

8、對所述疊合樣品進(jìn)行預(yù)熱處理；

9、對將預(yù)熱處理后的疊合樣品進(jìn)行軋制復(fù)合，得到高導(dǎo)熱的金屬復(fù)合材料。

10、進(jìn)一步地，所述干燥處理具體為：采用丙酮對不銹鋼和鋁進(jìn)行清洗干燥。

11、進(jìn)一步地，所述表面毛化處理具體為：將干燥處理后的不銹鋼和鋁放置在激光工作臺(tái)上，設(shè)定激光掃描速度在10-50mm/s范圍以內(nèi)、掃描功率在20％-99％范圍以內(nèi)、頻率在50-300khz范圍以內(nèi)，從而對不銹鋼和鋁進(jìn)行激光掃描，完成表面毛化處理。

12、進(jìn)一步地，所述mxene與酒精按照(1-10):(500-5000)范圍內(nèi)的質(zhì)量比進(jìn)行混合，并將混合好的溶液放到超聲清洗機(jī)中進(jìn)行超聲混合，得到所述均勻分散的mxene溶液。

13、進(jìn)一步地，所述表面覆蓋有mxene的鋁板的表面mxene濃度在0.006-0.01mg/mm2范圍以內(nèi)。

14、進(jìn)一步地，所述預(yù)熱處理具體為：

15、將疊合樣品放到溫度在350-550℃范圍內(nèi)的馬弗爐中，將疊合樣品升溫至保溫溫度，并維持預(yù)設(shè)的保溫時(shí)間，期間維持馬弗爐爐腔內(nèi)溫度誤差在±5℃范圍以內(nèi)，達(dá)到所述保溫溫度和保溫時(shí)間后，取出疊合樣品；其中，所述保溫溫度在350-550℃范圍以內(nèi)，所述保溫時(shí)間在0.5-5min范圍以內(nèi)。

16、進(jìn)一步地，所述軋制復(fù)合具體為：

17、將預(yù)熱處理后的疊合樣品置入非對稱壓延實(shí)驗(yàn)設(shè)備，在350-550℃范圍內(nèi)的溫度、15-75mm/s范圍內(nèi)的軋制速率和25-55％范圍內(nèi)的壓下率下進(jìn)行軋制復(fù)合。

18、進(jìn)一步地，所述軋制復(fù)合過程中，非對稱壓延實(shí)驗(yàn)設(shè)備以15mm/s的軋制速率和40％的壓下率進(jìn)行軋制復(fù)合。

19、進(jìn)一步地，所述疊合樣品的形狀為正方形或長方形，結(jié)構(gòu)為板狀結(jié)構(gòu)或卷形結(jié)構(gòu)。

20、本發(fā)明還提供一種不銹鋼與鋁的復(fù)合材料，該復(fù)合材料采用如上所述的一種不銹鋼與鋁的復(fù)合材料的制備方法制備。

21、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

22、(1)本發(fā)明首先對鋁表面加入mxene，通過mxene的加入在不銹鋼/鋁復(fù)合界面處帶來了高導(dǎo)熱通道，為后續(xù)的疊合組料和熱軋做好準(zhǔn)備；通過二維材料mxene加入，結(jié)合界面處高導(dǎo)熱通道增加降低了界面熱阻，有利于熱量在不銹鋼、鋁在結(jié)合界面處傳導(dǎo)，促進(jìn)了不銹鋼/鋁復(fù)合材料在廚房用品以及散熱器方面的應(yīng)用，應(yīng)用場景更廣。

23、(2)本發(fā)明不銹鋼與鋁的復(fù)合材料的制備方法不復(fù)雜，制備出的二維材料mxene增強(qiáng)不銹鋼/mxene/鋁/mxene/不銹鋼復(fù)合材料，其導(dǎo)熱性能優(yōu)于傳統(tǒng)方式制備不銹鋼/鋁復(fù)合材料，具有工藝不復(fù)雜、導(dǎo)熱系數(shù)高的特點(diǎn)

技術(shù)特征：

1.一種不銹鋼與鋁的復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種不銹鋼與鋁的復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述干燥處理具體為：采用丙酮對不銹鋼和鋁進(jìn)行清洗干燥。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種不銹鋼與鋁的復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述表面毛化處理具體為：將干燥處理后的不銹鋼和鋁放置在激光工作臺(tái)上，設(shè)定激光掃描速度在10-50mm/s范圍以內(nèi)、掃描功率在20％-99％范圍以內(nèi)、頻率在50-300khz范圍以內(nèi)，從而對不銹鋼和鋁進(jìn)行激光掃描，完成表面毛化處理。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種不銹鋼與鋁的復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述mxene與酒精按照(1-10):(500-5000)范圍內(nèi)的質(zhì)量比進(jìn)行混合，并將混合好的溶液放到超聲清洗機(jī)中進(jìn)行超聲混合，得到所述均勻分散的mxene溶液。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種不銹鋼與鋁的復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述表面覆蓋有mxene的鋁板的表面mxene濃度在0.006-0.01mg/mm2范圍以內(nèi)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種不銹鋼與鋁的復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述預(yù)熱處理具體為：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種不銹鋼與鋁的復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述軋制復(fù)合具體為：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種不銹鋼與鋁的復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述軋制復(fù)合過程中，非對稱壓延實(shí)驗(yàn)設(shè)備以15mm/s的軋制速率和40％的壓下率進(jìn)行軋制復(fù)合。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種不銹鋼與鋁的復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述疊合樣品的形狀為正方形或長方形，結(jié)構(gòu)為板狀結(jié)構(gòu)或卷形結(jié)構(gòu)。

10.一種不銹鋼與鋁的復(fù)合材料，其特征在于，該復(fù)合材料采用如權(quán)利要求1-9任一所述的一種不銹鋼與鋁的復(fù)合材料的制備方法制備。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種不銹鋼與鋁的復(fù)合材料及其制備方法，制備方法包括：對干燥處理后不銹鋼和鋁進(jìn)行表面毛化處理；將MXene與酒精按比例混合，得到均勻分散的MXene溶液；將MXene溶液均勻噴灑到毛化處理后的鋁表面，待酒精揮發(fā)后，得到表面覆蓋有Mxene的鋁板；在表面覆蓋有Mxene的鋁板的上下兩側(cè)分別放置毛化處理后的不銹鋼，得到依次分布的不銹鋼、Mxene、鋁板、Mxene和不銹鋼的疊合樣品；對疊合樣品進(jìn)行預(yù)熱處理；對將預(yù)熱處理后的疊合樣品進(jìn)行軋制復(fù)合，得到高導(dǎo)熱的金屬復(fù)合材料。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有制備工藝不復(fù)雜，制備出的復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能優(yōu)于傳統(tǒng)方式等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：王占勇,李崇陽,王聯(lián)波
受保護(hù)的技術(shù)使用者：上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19