一种复合碳纳米管的表面精度控制方法技术

本发明专利技术涉及复合碳纳米管技术领域，尤其涉及一种复合碳纳米管的表面精度控制方法，本发明专利技术在搅拌过程中实时获取加热混合仓内混合物表面的图像以及搅拌棒所受压力值，计算搅拌上浮表征系数，并判定是否满足预设上浮标准，在满足预设上浮标准时，根据搅拌上浮表征系数调整第一搅拌棒的旋转速度以及超声波发生装置的发射频率，在不满足预设上浮标准时，开启第二搅拌棒运行，并调整第二搅拌棒的旋转速度，本发明专利技术考虑搅拌过程中碳纳米管颗粒聚集上浮的现象，适应性调整搅拌参量，并且，通过第二搅拌棒将上浮的碳纳米管引入搅拌涡流中，进而，减少搅拌过程中碳纳米管颗粒团聚和上浮，提高复合碳纳米管的均匀性，减少气孔孔隙，提高成品表面精度

【技术实现步骤摘要】
一种复合碳纳米管的表面精度控制方法


[0001]本专利技术涉及材料加工
，尤其涉及一种复合碳纳米管的表面精度控制方法
。

技术介绍

[0002]复合碳纳米管是指将碳纳米管与其他材料结合形成的复合材料，碳纳米管是由碳原子以一定的方式组成的纳米尺寸管状结构，具有高强度
、
高导电性
、
高导热性等优异的物理性质，将碳纳米管与其他材料结合可以充分发挥两者的优点，提高材料的性能，因此，制备复合碳纳米管的相关工艺被人们所重视
。
[0003]中国专利公开号：
CN105088023A
，公开了一种碳纳米管增强铝基复合材料的制备方法，包括以下步骤：（1）在铝箔基底上定向生长
CNTs
；（2）在
CNTs
表面连续电化学沉积
Ni
或
Cu
金属层，获得包覆铝和
Ni/Cu
金属层的无团聚或缠绕的
CNTs
箔；（3）将适量
CNTs
箔添加到搅拌炉内；（4）对铝合金基体进行熔化和精炼并转注到搅拌炉内；（5）通过电磁场和超声场耦合搅拌
CNTs
增强铝基熔体；（6）将
CNTs
增强铝合金熔体转注到铸造平台，通过半连铸方式获得
CNTs
增强铝基复合材料铸锭，该专利技术搅拌炉中载着增强相的熔体在旋转磁场和超声场耦合作用下搅拌，减少了熔体中气孔间隙，并迫使其在熔体中均匀分散，同时超声杆在熔体中上下运动扩大了超声场的作用范围，有效减少了搅拌炉内壁粘附
CNTs
增强相
。
[0004]但是，现有技术中还存在以下问题，现有技术中，采用搅拌铸造法时，利用机械搅拌器强力搅拌，利用涡流形成的巨大负压迫使碳纳米管分散于金属基体中，但是，由于碳纳米管密度相对金属较低，在熔体金属中易上浮，造成增强相的偏析，并且，由于纳米颗粒表面活性大，极易团聚，会加剧上述现象，进而导致最终制成的复合碳纳米管分散不均匀和产生较多的气孔空隙，影响性能
。

技术实现思路

[0005]为此，本专利技术提供一种复合碳纳米管的表面精度控制方法，用以克服现有技术中由于碳纳米管密度相对金属较低，在熔体金属中易上浮造成增强相的偏析，并且，由于纳米颗粒表面活性大，极易团聚，导致最终制成的复合碳纳米管分散不均匀和产生较多的气孔孔隙的问题
。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供一种复合碳纳米管的表面精度控制方法，包括：步骤
S1
，将金属熔融液加入加热混合仓，抽真空后进行搅拌，并开启超声波发生装置，并在搅拌过程中加入碳纳米管颗粒；步骤
S2
，实时采集加热混合仓内混合物表面的图像以及第一搅拌棒所受压力值，响应于预设条件，根据所述图像确定图像色度值，基于所述图像色度值以及第一搅拌棒所受压力值计算搅拌上浮表征系数，并基于所述搅拌上浮表征系数判定搅拌上浮是否满足预设上浮标准，所述预设条件为停止加入碳纳米管颗粒并经过预定观察时长后；步骤
S3
，在满足预设上浮标准时，基于所述搅拌上浮表征系数调整所述加热混合
仓内第一搅拌棒的旋转速度以及超声波发生装置的发射频率；在不满足预设上浮标准时，控制加热混合仓侧壁上设置的第二搅拌棒开始运行，再次获取所述图像，并确定第一预定时长内的图像色度值的色度变化量，基于所述色度变化量调整所述第二搅拌棒的旋转速度；步骤
S4
，每隔预定周期计算搅拌上浮表征系数在单个周期内的系数变化量，基于所述系数变化量的大小判定是否达到搅拌标准，并将达到搅拌标准的金属熔融液浇注至模具中成型，得到复合碳纳米管材料
。
[0007]进一步地，所述步骤
S2
中，基于所述图像色度值以及搅拌棒所受压力值按公式（1）计算搅拌上浮表征系数，
(1)
公式（1）中，
E
为搅拌上浮表征系数，为图像色度值，为预设的图像色度参考值，为搅拌棒所受压力值，为预设的搅拌棒所受压力参考值，预设的图像色度参考值，
α
为色度权重系数，
β
为压力权重系数，满足
α
＋
β
=1。
[0008]进一步地，所述步骤
S2
中，基于所述搅拌上浮表征系数判定搅拌上浮是否满足预设上浮标准的过程包括，将所述搅拌上浮表征系数与预设的搅拌上浮表征系数阈值进行对比，若所述搅拌上浮表征系数小于所述搅拌上浮表征系数阈值，则判定搅拌上浮满足预设上浮标准；若所述搅拌上浮表征系数大于或等于所述搅拌上浮表征系数阈值，则判定搅拌上浮不满足预设上浮标准
。
[0009]进一步地，所述步骤
S3
中，基于所述搅拌上浮表征系数调整所述加热混合仓内第一搅拌棒的旋转速度，其中，设定有若干基于所述搅拌上浮表征系数调整加热混合仓内第一搅拌棒的旋转速度的速度调整方式，各所述速度调整方式中对所述第一搅拌棒的旋转速度的调整量不同
。
[0010]进一步地，所述步骤
S3
中，基于所述搅拌上浮表征系数确定所述超声波发生装置的发射频率，其中，设定有若干基于所述搅拌上浮表征系数调整超声波发生装置的发射频率的频率调整方式，各所述频率调整方式中对所述超声波发生装置的发射频率的调整量不同
。
[0011]进一步地，所述步骤
S3
中，基于所述色度变化量调整所述第二搅拌棒的旋转速度，其中，设定有若干基于所述第一预定时长内的图像色度值的色度变化量调整所述第二搅拌棒的旋转速度的调整方式，各所述调整方式中对所述第二搅拌棒的旋转速度的调整量不同
。
[0012]进一步地，所述步骤
S4
中，基于所述系数变化量的大小判定是否达到搅拌标准的过程包括，将所述搅拌上浮表征系数在单个周期内的系数变化量与预设的系数变化量阈值进行对比，
若所述系数变化量小于所述系数变化量阈值，则判定达到搅拌标准
。
[0013]进一步地，搅拌过程中需控制所述加热混合仓内的温度在
500~800℃。
[0014]进一步地，所述步骤
S1
中，所述金属熔融液为镁合金熔融液或锌合金熔融液
。
[0015]进一步地，本专利技术还提供一种复合碳纳米管的制备装置，其包括：加热混合仓，用以提供容纳金属熔融液的空腔区域，所述空腔区域内设置有温控单元，以控制所述空腔区域内的温度；真空泵，与所述加热混合仓通过管道连接，用以抽取所述加热混合仓内的空气；搅拌棒，包括设置在所述加热混合仓底部的第一搅拌棒以及设置在所述加热混合仓侧壁的第二搅拌棒；超声波发生装置，设置在所述加热混合仓内壁，用以向所述加热混合仓内的混合物发射预定频率的超声波；采集模组，包括设置在所述加热混合仓顶端用以采集加热混合仓内混合物表面图像的图像采集单元以及设置在所述第一搅拌棒上用以检测所述第一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种复合碳纳米管的表面精度控制方法，其特征在于，包括：步骤
S1
，将金属熔融液加入加热混合仓，抽真空后进行搅拌，并开启超声波发生装置，并在搅拌过程中加入碳纳米管颗粒；步骤
S2
，实时采集加热混合仓内混合物表面的图像以及第一搅拌棒所受压力值，响应于预设条件，根据所述图像确定图像色度值，基于所述图像色度值以及第一搅拌棒所受压力值计算搅拌上浮表征系数，并基于所述搅拌上浮表征系数判定搅拌上浮是否满足预设上浮标准，所述预设条件为停止加入碳纳米管颗粒并经过预定观察时长后；步骤
S3
，在满足预设上浮标准时，基于所述搅拌上浮表征系数调整所述加热混合仓内第一搅拌棒的旋转速度以及超声波发生装置的发射频率；在不满足预设上浮标准时，控制加热混合仓侧壁上设置的第二搅拌棒开始运行，再次获取所述图像，并确定第一预定时长内的图像色度值的色度变化量，基于所述色度变化量调整所述第二搅拌棒的旋转速度；步骤
S4
，每隔预定周期计算搅拌上浮表征系数在单个周期内的系数变化量，基于所述系数变化量的大小判定是否达到搅拌标准，并将达到搅拌标准的金属熔融液浇注至模具中成型，得到复合碳纳米管材料
。2.
根据权利要求1所述的复合碳纳米管的表面精度控制方法，其特征在于，所述步骤
S2
中，基于所述图像色度值以及搅拌棒所受压力值按公式（1）计算搅拌上浮表征系数，
(1)
公式（1）中，
E
为搅拌上浮表征系数，为图像色度值，为预设的图像色度参考值，为搅拌棒所受压力值，为预设的搅拌棒所受压力参考值，
α
为色度权重系数，
β
为压力权重系数
。3.
根据权利要求2所述的复合碳纳米管的表面精度控制方法，其特征在于，所述步骤
S2
中，基于所述搅拌上浮表征系数判定搅拌上浮是否满足预设上浮标准的过程包括，将所述搅拌上浮表征系数与预设的搅拌上浮表征系数阈值进行对比，若所述搅拌上浮表征系数小于所述搅拌上浮表征系数阈值，则判定搅拌上浮满足预设上浮标准；若所述搅拌上浮表征系数大于或等于所述搅拌上浮表征系数阈值，则判定搅拌上浮不满足预设上浮标准
。4.
根据权利要求3所述的复合碳纳米管的表面精度控制方法，其特征在于，所述步骤
S3
中，基于所述搅拌上浮表征系数调整所述加热混合仓内第一搅拌棒的旋转速度，其中，设定有若干基于所述搅拌上浮表征系数调整加热混合仓内第一搅拌棒的旋转速度的速度调整方式，各所述速度调整方式中对所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩晶，刘凯，罗修文，李玉增，韩开峰，
申请(专利权)人：苏州纽姆特纳米科技有限公司，
类型：发明
国别省市：