本發(fā)明涉及石墨表面金屬化領(lǐng)域，尤其涉及一種高密度石墨表面金屬化的方法。

背景技術(shù)：

1、近年來，石墨材料在核工業(yè)、電子、航空等領(lǐng)域展現(xiàn)出了廣闊的應(yīng)用前景。石墨具有高熔點(diǎn)、低密度、良好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性。但與金屬材料相比，它的熱膨脹系數(shù)相對(duì)較低，難于與一般金屬形成穩(wěn)定的金屬化層，更難與膨脹系數(shù)較大的金屬直接焊接。

2、現(xiàn)有技術(shù)的研究中，“石墨表面鈦金屬化微觀組織分析”(焊接學(xué)報(bào),2005,(12):89-92)報(bào)道了t?i會(huì)與石墨發(fā)生界面反應(yīng)生成碳化鈦，但會(huì)由于熱膨脹系數(shù)差異過大產(chǎn)生熱應(yīng)力，導(dǎo)致碳化鈦與t?i之間存在裂紋。

3、“石墨/鎳基金屬釬焊涂層界面結(jié)構(gòu)分析及性能”(焊接學(xué)報(bào),2017,38(02):120-124.)報(bào)道了由于石墨本身不可避免的存在一些孔隙，焊料中的元素在石墨層擴(kuò)散的速度有差異，生成的碳化物會(huì)破壞了石墨本來的致密層狀結(jié)構(gòu)，因此，界面上會(huì)形成了分布不均、斷斷續(xù)續(xù)的島狀結(jié)構(gòu)，

4、同時(shí)公開號(hào)cn?109913696?a公開了一種石墨表面金屬化的方法，所述石墨的表面金屬化層，它主要由如下元素和質(zhì)量百分比組成:v0.25～7％,cu?0～30％，ga?0～0.5％，ce?0～0.5％，余量為sn和不可避免的雜質(zhì)，所述的工藝是：將上述混合料與粘結(jié)劑混合均勻，涂覆在石墨表面，用刮平機(jī)將涂覆層刮平并烘干，得到石墨預(yù)處理件，石墨預(yù)處理件置于真空釬焊爐中，以釬焊工藝進(jìn)行熱處理800℃保溫30min后隨爐冷卻，得到表面金屬化的石墨。專利2(cn?109023262a)發(fā)明了石墨的金屬化工藝及焊接方法：先用cr靶材在石墨基體表面打底，然后用n?i靶材濺射，cr膜和n?i膜的膜厚以作業(yè)時(shí)間長短控制，以保證與基體牢固結(jié)合以及與其它金屬連接，使用銀銅焊料。

5、但上述現(xiàn)有技術(shù)，仍存在石墨基體與金屬層及與焊接金屬的熱膨脹匹配問題，為此本發(fā)明提出了一種高密度石墨表面金屬化的方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種高密度石墨表面金屬化的方法，用于解決石墨與焊接金屬的熱匹配問題。

2、本發(fā)明的上述技術(shù)目的是通過以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的：一種高密石墨表面金屬化方法，具體包括如下步驟：

3、步驟1，對(duì)高密度石墨基體進(jìn)行表面預(yù)處理；

4、步驟2，配制金屬化涂層金屬粉末配合料；

5、步驟3，制備有機(jī)塑化劑；

6、步驟4，將步驟2和步驟3得到的金屬粉末配合料與有機(jī)塑化劑，按質(zhì)量比2：1～4：1混合配制金屬化膏料；

7、步驟5，采用絲網(wǎng)印刷方式，將步驟3得到的金屬化膏料涂覆在石墨基體表面，涂覆樣品于室溫靜置15min，隨后置于80℃烘箱中保溫40min；

8、步驟6，將步驟4制備樣品置于真空爐中進(jìn)行熱處理，得到表面金屬化的石墨；

9、所述高密度石墨基體密度大于1.8g/cm3，所述金屬化膏料含有低熱膨脹系數(shù)可伐合金活性相和延性金屬相。

10、進(jìn)一步的：所述的金屬化膏料涂層中的低熱膨脹系數(shù)可伐合金活性相的質(zhì)量百分比組成為c?0～0.05％,mn?0～0.5％，si?0～0.3％，n?i32.1～33.6％，co?14.0～15.2％,余量為fe。

11、進(jìn)一步的，所述的金屬化膏料涂層中的延性金屬相為金屬鉬粉；

12、進(jìn)一步的：所述步驟1中，高密度石墨基體的表面預(yù)處理方法為：通過拋磨機(jī)研磨石墨基體表面粗糙度0.8～3.2，置于丙酮溶液中超聲清洗15min，取出，用去離子水沖洗干凈，再放入無水乙醇中超聲清洗15min，取出烘干待用。

13、進(jìn)一步的：所述步驟2中配制金屬化涂層金屬粉末配合料工藝流程為:按低熱膨脹系數(shù)可伐合金活性相與延性金屬相質(zhì)量比為：9/1～3/7配料；將配合粉置于陶瓷球磨罐中，之后按料：球：無水乙醇＝1：2：0.8放入剛玉球和乙醇，研磨4～6h。

14、進(jìn)一步的：所述步驟3中，有機(jī)塑化劑的質(zhì)量百分比組成為40～44％醋酸丁酯、50～54％松油醇、2～3％乙基纖維素、1％～2％丙烯酸樹脂、2％～3％蓖麻油；1％～2％丙烯酸樹脂，這些成分混合后將形成一種具有良好粘附性和流動(dòng)性的塑化劑。

15、進(jìn)一步的：所述步驟6中，真空爐的真空度為0.01～1pa，燒成溫度范圍為1450～1480℃，保溫時(shí)間50～70min，升溫速率為5～10℃/min。

16、根據(jù)上述方案，

17、相比于現(xiàn)有技術(shù)的有益效果如下：

18、本發(fā)明方法獲得的石墨表面金屬化層均勻致密，具備了優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和結(jié)合強(qiáng)度，為石墨材料金屬化涂層或與金屬接頭等應(yīng)用提供良好的技術(shù)基礎(chǔ)。

技術(shù)特征：

1.一種高密石墨表面金屬化方法，其特征在于；具體包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高密石墨表面金屬化方法，其特征在于：所述的金屬化膏料涂層中的低熱膨脹系數(shù)可伐合金活性相的質(zhì)量百分比組成為c?0～0.05％,mn?0～0.5％，si?0～0.3％，ni?32.1～33.6％，co?14.0～15.2％,余量為fe。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高密石墨表面金屬化方法，其特征在于，所述的金屬化膏料涂層中的延性金屬相為金屬鉬粉。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高密石墨表面金屬化方法，其特征在于：所述步驟1中，高密度石墨基體的表面預(yù)處理方法為：通過拋磨機(jī)研磨石墨基體表面粗糙度0.8～3.2，置于丙酮溶液中超聲清洗15min，取出，用去離子水沖洗干凈，再放入無水乙醇中超聲清洗15min，取出烘干待用。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高密石墨表面金屬化方法，其特征在于：所述步驟2中配制金屬化涂層金屬粉末配合料工藝流程為:按低熱膨脹系數(shù)可伐合金活性相與延性金屬相質(zhì)量比為：9/1～3/7配料；將配合粉置于陶瓷球磨罐中，之后按料：球：無水乙醇＝1：2：0.8放入剛玉球和乙醇，研磨4～6h。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高密石墨表面金屬化方法，其特征在于：所述步驟3中，有機(jī)塑化劑的質(zhì)量百分比組成為40～44％醋酸丁酯、50～54％松油醇、2～3％乙基纖維素、1％～2％丙烯酸樹脂、2％～3％蓖麻油，1％～2％丙烯酸樹脂。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高密石墨表面金屬化方法，其特征在于：所述步驟6中，真空爐的真空度為0.01～1pa，燒成溫度范圍為1450～1480℃，保溫時(shí)間50～70min，升溫速率為5～10℃/min。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及石墨表面金屬化領(lǐng)域，公開了一種高密石墨表面金屬化方法，在表面經(jīng)預(yù)處理的高密石墨基體上，涂覆一層含有低熱膨脹系數(shù)鐵基可伐合金活性相和延性鉬金屬相的金屬化膏料涂層，經(jīng)干燥和真空燒制等工藝步驟制備而成。鐵基可伐合金活性相與高密石墨基體不但具有反應(yīng)活性而且熱膨脹系數(shù)匹配，形成牢固的金屬層；通過延性金屬惰性相來改善石墨與焊接金屬的熱匹配問題。本發(fā)明的金屬化效果好，金屬化層均勻致密牢固，具備了優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和結(jié)合強(qiáng)度，為石墨材料的應(yīng)用提供了更多可能。

技術(shù)研發(fā)人員：李棟才,洪志偉,宣然,張新君
受保護(hù)的技術(shù)使用者：安徽建筑大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19