一种用于发动机的复合散热材料及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于发动机的复合散热材料，由下列重量份的原料制成：白口铸铁5?15份、球墨铸铁5?10份、铝合金10?15份、镁合金15?25份、钛粉5?9份、镍粉4?9份、碳化铁6?12份、二硫化钼4?8份、铬钼钢5?10份、磷钨酸4?9份、氮化硼4?11份、氮化硅7?12份、二氧化硅4?9份、丙烯酸7?13份、聚四氟乙烯3?7份、羧甲基纤维素3?8份、抗氧化剂5?10份、热稳定剂5?10份。制备而成的用于发动机的复合散热材料，其抗压强度高、散热性能好、摩擦系数小。同时，还公开了相应的制备方法。
【专利说明】
一种用于发动机的复合散热材料及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及金属材料技术领域，特别涉及一种用于发动机的复合散热材料及其制 备方法。
【背景技术】
[0002] 发动机是汽车的心脏，是推动汽车行业快速发展的原动力。所以发动机的材料在 汽车行业的技术革新中地位非常关键。汽车发动机常用的材料主要是铸铁和合金铸铁。启 动后，发动机缸体很快达到工作温度，并且和铝活塞的热膨胀系数完全一样，受热后间隙变 化小，可以减少冲击噪声和机油消耗，所以是几类常用的材料。
[0003] 近年来，汽车发动机正在向着高性能、高响应、低油耗、轻型化的方向快速发展。而 为了能够实现发动机的高功率、轻量化、低燃油消耗、低公害等要求，采用新的材料是有效 的措施。其中发动机的散热性能是制约上述功能发展的一大因素，所以积极的寻求及研发 发动机用的复合散热材料是提高发动机整体效能的一个有利方向，所以这方面的研究也就 显得尤其重要了。
【发明内容】
[0004] 为解决上述技术问题，本发明提供一种用于发动机的复合散热材料及其制备方 法，通过采用特定原料进行组合，配合相应的生产工艺，得到了一种碎纸机用超薄陶瓷金属 切割刀，其抗压强度高、散热性能好、摩擦系数小，能够满足行业的要求，具有较好的应用前 景。
[0005] 本发明的目的可以通过以下技术方案实现： 一种用于发动机的复合散热材料，由下列重量份的原料制成：白口铸铁5-15份、球墨铸 铁5-10份、铝合金10-15份、镁合金15-25份、钛粉5-9份、镍粉4-9份、碳化铁6-12份、二硫化 钼4-8份、铬钼钢5-10份、磷钨酸4-9份、氮化硼4-11份、氮化硅7-12份、二氧化硅4-9份、丙烯 酸7-13份、聚四氟乙烯3-7份、羧甲基纤维素3-8份、抗氧化剂5-10份、热稳定剂5-10份。
[0006] 优选地，所述的抗氧化剂选自特丁基对苯二酚、二丁基羟基甲苯、丁基羟基茴香 醚、邻苯二甲酸二丙烯酯中的一种或几种。
[0007] 优选地，所述热稳定剂选自己二酸二辛酯、丙二醇甲醚醋酸酯、双巯基乙酸异辛酯 二正辛基锡、双丙烯酸丁二酯中的一种或几种。
[0008] 所述的用于发动机的复合散热材料的制备方法，包括以下步骤： (1) 按照重量份称取各原料； (2) 将白口铸铁、球墨铸铁、铝合金、镁合金、钛粉、镍粉、碳化铁、二硫化、铬钼钢、抗氧 化剂倒入研钵中研磨混合均匀，再将该混合粉末加到球磨机中，加入适量的酒精进行湿法 球磨，球磨速度为30转/秒，球磨2-2.5h后将混合粉体放入真空干燥箱中于60°C条件下烘 干，得到粉末状混合物； (3) 将磷钨酸、氮化硼、氮化硅、二氧化硅、丙烯酸、聚四氟乙烯、羧甲基纤维素、热稳定 剂加入超声震荡器中，在60kHz、550W的条件下分散均匀，得到混合料浆； (4) 将步骤(2)得到的粉末状混合物加到步骤(3)得到的混合料浆中，搅拌均匀后加入 喷雾干燥塔，进口温度为300-350°C，出口温度为130-140°C，得到颗粒状物料，然后过70目 筛； (5) 将过筛后的物料放入模具中，由液压机以220-250Mpa的压力压制成型，获得生 坯，将得到的生坯放入_50°C的低温箱中冷却9-13分钟； (6) 将低温冷却后的生坯浸渍于铬酸钾溶液中，维持5min后取出生坯，将生坯在干燥 箱中于60_80°C中干燥60-80min，然后在氮气氛围中，于1300-1500°C烧结90-110min，随 后冷却至室温，得到成品。
[0009]本发明与现有技术相比，其有益效果为： (1)本发明的用于发动机的复合散热材料以白口铸铁、球墨铸铁、铝合金、镁合金、钛 粉、镍粉、羧甲基纤维素、丙烯酸为主要成分，通过加入碳化铁、二硫化、铬钼钢、磷钨酸、氮 化硼、氮化硅、二氧化硅、聚四氟乙烯、抗氧化剂、热稳定剂，辅以高温煅烧、搅拌球磨、超声 分散、干燥过筛、压模冷却、烧结、加工成型等工艺，使得制备而成的用于发动机的复合散热 材料，其抗压强度高、散热性能好、摩擦系数小，能够满足行业的要求，具有较好的应用前 景。
[0010] (2)本发明的用于发动机的复合散热材料原料廉价、工艺简单，适于大规模工业化 运用，实用性强。
【具体实施方式】
[0011]下面结合具体实施例对发明的技术方案进行详细说明。
[0012] 实施例1 (1) 称取白口铸铁5份、球墨铸铁5份、铝合金10份、镁合金15份、钛粉5份、镍粉4份、碳化 铁6份、二硫化钼4份、络钼钢5份、磷钨酸4份、氮化硼4份、氮化硅7份、二氧化硅4份、丙烯酸7 份、聚四氟乙烯3份、羧甲基纤维素3份、特丁基对苯二酚5份、己二酸二辛酯5份； (2) 将白口铸铁、球墨铸铁、铝合金、镁合金、钛粉、镍粉、碳化铁、二硫化、铬钼钢、特丁 基对苯二酚倒入研钵中研磨混合均匀，再将该混合粉末加到球磨机中，加入适量的酒精进 行湿法球磨，球磨速度为30转/秒，球磨2h后将混合粉体放入真空干燥箱中于60°C条件下 烘干，得到粉末状混合物； (3) 将磷钨酸、氮化硼、氮化硅、二氧化硅、丙烯酸、聚四氟乙烯、羧甲基纤维素、己二酸 二辛酯加入超声震荡器中，在60kHz、550W的条件下分散均匀，得到混合料浆； (4) 将步骤(2)得到的粉末状混合物加到步骤(3)得到的混合料浆中，搅拌均匀后加入 喷雾干燥塔，进口温度为300°C，出口温度为130°C，得到颗粒状物料，然后过70目筛； (5) 将过筛后的物料放入模具中，由液压机以220Mpa的压力压制成型，获得生坯，将 得到的生坯放入_50°C的低温箱中冷却9分钟； (6) 将低温冷却后的生坯浸渍于铬酸钾溶液中，维持5min后取出生坯，将生坯在干燥 箱中于60°C中干燥60min，然后在氮气氛围中，于1300°C烧结90min，随后冷却至室温，得 到成品。
[0013]制得的用于发动机的复合散热材料的性能测试结果如表1所示。
[0014] 实施例2 (1) 称取白口铸铁8份、球墨铸铁6份、铝合金12份、镁合金18份、钛粉6份、镍粉5份、碳化 铁8份、二硫化钼5份、铬钼钢6份、磷钨酸5份、氮化硼7份、氮化硅9份、二氧化硅5份、丙烯酸 10份、聚四氟乙烯4份、羧甲基纤维素4份、二丁基羟基甲苯7份、丙二醇甲醚醋酸酯7份； (2) 将白口铸铁、球墨铸铁、铝合金、镁合金、钛粉、镍粉、碳化铁、二硫化、铬钼钢、二丁 基羟基甲苯倒入研钵中研磨混合均匀，再将该混合粉末加到球磨机中，加入适量的酒精进 行湿法球磨，球磨速度为30转/秒，球磨2.2h后将混合粉体放入真空干燥箱中于60°C条件 下烘干，得到粉末状混合物； (3) 将磷钨酸、氮化硼、氮化硅、二氧化硅、丙烯酸、聚四氟乙烯、羧甲基纤维素、丙二醇 甲醚醋酸酯加入超声震荡器中，在60kHz、550W的条件下分散均匀，得到混合料浆； (4) 将步骤(2)得到的粉末状混合物加到步骤(3)得到的混合料浆中，搅拌均匀后加入 喷雾干燥塔，进口温度为320°C，出口温度为134°C，得到颗粒状物料，然后过70目筛； (5) 将过筛后的物料放入模具中，由液压机以230Mpa的压力压制成型，获得生坯，将 得到的生坯放入_50°C的低温箱中冷却10分钟； (6) 将低温冷却后的生坯浸渍于铬酸钾溶液中，维持5min后取出生坯，将生坯在干燥 箱中于68°C中干燥70min，然后在氮气氛围中，于1400°C烧结95min，随后冷却至室温，得 到成品。
[0015] 制得的用于发动机的复合散热材料的性能测试结果如表1所示。
[0016] 实施例3 (1) 称取白口铸铁13份、球墨铸铁9份、铝合金14份、镁合金22份、钛粉8份、镍粉7份、碳 化铁10份、二硫化钼6份、铬钼钢9份、磷钨酸8份、氮化硼9份、氮化硅10份、二氧化硅8份、丙 烯酸11份、聚四氟乙烯6份、羧甲基纤维素7份、丁基羟基茴香醚9份、双巯基乙酸异辛酯二正 辛基锡9份； (2) 将白口铸铁、球墨铸铁、铝合金、镁合金、钛粉、镍粉、碳化铁、二硫化、铬钼钢、丁基 羟基茴香醚倒入研钵中研磨混合均匀，再将该混合粉末加到球磨机中，加入适量的酒精进 行湿法球磨，球磨速度为30转/秒，球磨2.4h后将混合粉体放入真空干燥箱中于60°C条件 下烘干，得到粉末状混合物； (3) 将磷钨酸、氮化硼、氮化硅、二氧化硅、丙烯酸、聚四氟乙烯、羧甲基纤维素、双巯基 乙酸异辛酯二正辛基锡加入超声震荡器中，在60kHz、550W的条件下分散均匀，得到混合料 浆； (4) 将步骤(2)得到的粉末状混合物加到步骤(3)得到的混合料浆中，搅拌均匀后加入 喷雾干燥塔，进口温度为340°C，出口温度为138°C，得到颗粒状物料，然后过70目筛； (5) 将过筛后的物料放入模具中，由液压机以240Mpa的压力压制成型，获得生坯，将 得到的生坯放入-50 °C的低温箱中冷却12分钟； (6) 将低温冷却后的生坯浸渍于铬酸钾溶液中，维持5min后取出生坯，将生坯在干燥 箱中于75°C中干燥75min，然后在氮气氛围中，于1480°C烧结105min，随后冷却至室温，得 到成品。
[0017] 制得的用于发动机的复合散热材料的性能测试结果如表1所示。
[0018] 实施例4 (1) 称取白口铸铁15份、球墨铸铁10份、铝合金15份、镁合金25份、钛粉9份、镍粉9份、碳 化铁12份、二硫化钼8份、铬钼钢10份、磷钨酸9份、氮化硼11份、氮化硅12份、二氧化硅9份、 丙烯酸13份、聚四氟乙烯7份、羧甲基纤维素8份、邻苯二甲酸二丙烯酯10份、双丙烯酸丁二 酯10份； (2) 将白口铸铁、球墨铸铁、铝合金、镁合金、钛粉、镍粉、碳化铁、二硫化、铬钼钢、邻苯 二甲酸二丙烯酯倒入研钵中研磨混合均匀，再将该混合粉末加到球磨机中，加入适量的酒 精进行湿法球磨，球磨速度为30转/秒，球磨2.5h后将混合粉体放入真空干燥箱中于60 °C 条件下烘干，得到粉末状混合物； (3) 将磷钨酸、氮化硼、氮化硅、二氧化硅、丙烯酸、聚四氟乙烯、羧甲基纤维素、双丙烯 酸丁二酯加入超声震荡器中，在60kHz、550W的条件下分散均匀，得到混合料浆； (4) 将步骤(2)得到的粉末状混合物加到步骤(3)得到的混合料浆中，搅拌均匀后加入 喷雾干燥塔，进口温度为350°C，出口温度为140°C，得到颗粒状物料，然后过70目筛； (5) 将过筛后的物料放入模具中，由液压机以250Mpa的压力压制成型，获得生坯，将 得到的生坯放入-50 °C的低温箱中冷却13分钟； (6) 将低温冷却后的生坯浸渍于铬酸钾溶液中，维持5min后取出生坯，将生坯在干燥 箱中于80°C中干燥80min，然后在氮气氛围中，于1500°C烧结llOmin，随后冷却至室温，得 到成品。
[0019]制得的用于发动机的复合散热材料的性能测试结果如表1所示。
[0020] 对比例1 (1)称取白口铸铁5份、镁合金15份、钛粉5份、镍粉4份、碳化铁6份、二硫化钼4份、铬钼 钢5份、磷钨酸4份、氮化硼4份、二氧化硅4份、丙烯酸7份、聚四氟乙烯3份、羧甲基纤维素3 份、特丁基对苯二酚5份、己二酸二辛酯5份； (2 )将白口铸铁、镁合金、钛粉、镍粉、碳化铁、二硫化、铬钼钢、特丁基对苯二酚倒入研 钵中研磨混合均勾，再将该混合粉末加到球磨机中，加入适量的酒精进行湿法球磨，球磨速 度为30转/秒，球磨2h后将混合粉体放入真空干燥箱中于60°C条件下烘干，得到粉末状混 合物； (3) 将磷钨酸、氮化硼、二氧化硅、丙烯酸、聚四氟乙烯、羧甲基纤维素、己二酸二辛酯加 入超声震荡器中，在60kHz、550W的条件下分散均匀，得到混合料浆； (4) 将步骤(2)得到的粉末状混合物加到步骤(3)得到的混合料浆中，搅拌均匀后加入 喷雾干燥塔，进口温度为300°C，出口温度为130°C，得到颗粒状物料，然后过70目筛； (5) 将过筛后的物料放入模具中，由液压机以220Mpa的压力压制成型，获得生坯，将 得到的生坯放入_50°C的低温箱中冷却9分钟； (6) 将低温冷却后的生坯浸渍于铬酸钾溶液中，维持5min后取出生坯，将生坯在干燥 箱中于60°C中干燥60min，然后在氮气氛围中，于1300°C烧结90min，随后冷却至室温，得 到成品。
[0021] 制得的用于发动机的复合散热材料的性能测试结果如表1所示。
[0022] 对比例2 (1)称取白口铸铁15份、球墨铸铁10份、铝合金15份、镍粉9份、碳化铁12份、二硫化钼8 份、铬钼钢10份、磷钨酸9份、氮化硼11份、氮化硅12份、聚四氟乙烯7份、羧甲基纤维素8份、 邻苯二甲酸二丙烯酯10份、双丙烯酸丁二酯10份； (2) 将白口铸铁、球墨铸铁、铝合金、镍粉、碳化铁、二硫化、铬钼钢、邻苯二甲酸二丙烯 酯倒入研钵中研磨混合均匀，再将该混合粉末加到球磨机中，加入适量的酒精进行湿法球 磨，球磨速度为30转/秒，球磨2.5h后将混合粉体放入真空干燥箱中于60°C条件下烘干， 得到粉末状混合物； (3) 将磷钨酸、氮化硼、氮化硅、聚四氟乙烯、羧甲基纤维素、双丙烯酸丁二酯加入超声 震荡器中，在60kHz、550W的条件下分散均匀，得到混合料浆； (4) 将步骤(2)得到的粉末状混合物加到步骤(3)得到的混合料浆中，搅拌均匀后加入 喷雾干燥塔，进口温度为350°C，出口温度为140°C，得到颗粒状物料，然后过70目筛； (5) 将过筛后的物料放入模具中，由液压机以250Mpa的压力压制成型，获得生坯，将 得到的生坯放入-50 °C的低温箱中冷却13分钟； (6) 将低温冷却后的生坯浸渍于铬酸钾溶液中，维持5min后取出生坯，将生坯在干燥 箱中于80°C中干燥80min，然后在氮气氛围中，于1500°C烧结llOmin，随后冷却至室温，得 到成品。
[0023] 制得的用于发动机的复合散热材料的性能测试结果如表1所示。
[0024] 将实施例1-4和对比例1-2的用于发动机的复合散热材料分别进行抗拉强度、导热 系数、摩擦系数的测试。
本发明的用于发动机的复合散热材料以白口铸铁、球墨铸铁、铝合金、镁合金、钛粉、镍 粉、羧甲基纤维素、丙烯酸为主要成分，通过加入碳化铁、二硫化、铬钼钢、磷钨酸、氮化硼、 氮化硅、二氧化硅、聚四氟乙烯、抗氧化剂、热稳定剂，辅以高温煅烧、搅拌球磨、超声分散、 干燥过筛、压模冷却、烧结、加工成型等工艺，使得制备而成的用于发动机的复合散热材料， 其抗压强度高、散热性能好、摩擦系数小，能够满足行业的要求，具有较好的应用前景。本发 明的用于发动机的复合散热材料原料廉价、工艺简单，适于大规模工业化运用，实用性强。
[0026]以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发 明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领 域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
【主权项】
1. 一种用于发动机的复合散热材料，其特征在于：由下列重量份的原料制成：白口铸铁 5- 15份、球墨铸铁5-10份、铝合金10-15份、镁合金15-25份、钛粉5-9份、镍粉4-9份、碳化铁 6- 12份、二硫化钼4-8份、铬钼钢5-10份、磷钨酸4-9份、氮化硼4-11份、氮化硅7-12份、二氧 化硅4-9份、丙烯酸7-13份、聚四氟乙烯3-7份、羧甲基纤维素3-8份、抗氧化剂5-10份、热稳 定剂5-10份。2. 根据权利要求1所述的用于发动机的复合散热材料，其特征在于:所述的抗氧化剂选 自特丁基对苯二酚、二丁基羟基甲苯、丁基羟基茴香醚、邻苯二甲酸二丙烯酯中的一种或几 种。3. 根据权利要求1所述的用于发动机的复合散热材料，其特征在于:所述热稳定剂选自 己二酸二辛酯、丙二醇甲醚醋酸酯、双巯基乙酸异辛酯二正辛基锡、双丙烯酸丁二酯中的一 种或几种。4. 根据权利要求1-3任一所述的用于发动机的复合散热材料的制备方法，其特征在于， 包括以下步骤： (1) 按照重量份称取各原料； (2) 将白口铸铁、球墨铸铁、铝合金、镁合金、钛粉、镍粉、碳化铁、二硫化、铬钼钢、抗氧 化剂倒入研钵中研磨混合均匀，再将该混合粉末加到球磨机中，加入适量的酒精进行湿法 球磨，球磨速度为30转/秒，球磨2-2.5h后将混合粉体放入真空干燥箱中于60°C条件下烘 干，得到粉末状混合物； (3) 将磷钨酸、氮化硼、氮化硅、二氧化硅、丙烯酸、聚四氟乙烯、羧甲基纤维素、热稳定 剂加入超声震荡器中，在60kHz、550W的条件下分散均匀，得到混合料浆； (4) 将步骤(2)得到的粉末状混合物加到步骤(3)得到的混合料浆中，搅拌均匀后加入 喷雾干燥塔，进口温度为300-350°C，出口温度为130-140°C，得到颗粒状物料，然后过70目 筛； (5) 将过筛后的物料放入模具中，由液压机以220-250Mpa的压力压制成型，获得生 坯，将得到的生坯放入_50°C的低温箱中冷却9-13分钟； (6) 将低温冷却后的生坯浸渍于铬酸钾溶液中，维持5min后取出生坯，将生坯在干燥 箱中于60_80°C中干燥60-80min，然后在氮气氛围中，于1300-1500°C烧结90-110min，随 后冷却至室温，得到成品。
【文档编号】B22F5/00GK106077607SQ201610420334
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月15日 公开号201610420334.3, CN 106077607 A, CN 106077607A, CN 201610420334, CN-A-106077607, CN106077607 A, CN106077607A, CN201610420334, CN201610420334.3
【发明人】黄润翔
【申请人】苏州洪河金属制品有限公司