一种高强度高散热合金机壳及其制备方法与流程

本发明涉及电机机壳，具体涉及一种高强度高散热合金机壳及其制备方法。背景技术：1、在现代电机设计中，机壳的主要作用是提供机械支撑、保护内部元件免受外部环境损害，并确保整体结构刚性与稳定性。对于交流电机而言，虽然机壳不直接参与电磁能量转换，但其物理属性对电机的整体效率和可靠性至关重要。铸铁因其良好的机械强度、耐磨性和较好的磁屏蔽性能而被广泛应用，然而，其重量大、成本相对较高且不利于散热，尤其在轻量化和高效能需求日益增加的今天，显得不够理想。铝合金凭借其较低的密度、优良的铸造性能、良好的机械加工性和较高的热传递效率，在电机机壳制造中受到青睐。尽管如此，铝合金的机械强度相对于铸铁来说较弱，且直接散热能力受限于其热传导系数和散热面积等因素。2、为了改进铝合金电机机壳的综合性能，工业界一直在探索新的材料配方和制造技术。例如，通过合金化改良铝合金成分以提高其强度，或者采用精密铸造、高压铸造、复合材料等先进技术增强结构完整性，减少材料浪费，并优化散热路径设计来提升散热效能。另外，先进的表面处理技术和新型复合材料的研发也被用来改善铝合金机壳的性能，如表面强化处理可以提高耐磨损和抗疲劳性能，而复合材料结合了不同材质的优点，可在保持高强度的同时改善散热性能。3、因此，研发兼具高强度、高散热性能且制造工艺高效的电机机壳是电机制造业的重要研究方向，这有助于提升电机的整体性能，尤其是在电动汽车、航空航天和高端装备等领域具有广阔的应用前景。技术实现思路1、针对现有技术中电机机壳存在的问题，本发明提供了一种高强度高散热合金机壳及其制备方法。2、本发明的一个目的通过以下技术方案来实现：3、一种高强度高散热合金机壳，所述高强度高散热合金机壳包括合金机壳基体和复合涂层。4、作为优选，所述复合涂层由包括以下重量份的原料制备而成：陶瓷材料10～50份、聚醚醚酮40～80份、硅烷偶联剂0.1～10份、分散剂0.1～10份、溶剂30～60份。5、作为优选，所述陶瓷材料包括氧化铝、氧化锆、二氧化硅、二氧化钛、氮化铝、氮化硅、碳化硅、碳化硼、氮化硼、石墨烯、碳纳米管中的一种或多种。6、进一步优选，所述陶瓷材料由包括以下重量份的原料组成：氮化铝30～60份、氧化锆10～40份、碳化硅10～40份。7、本发明采用氮化铝、氧化锆、碳化硅制备复合涂层。其中，氮化铝具有极高的热导率，氧化锆和碳化硅也具有良好的热传导性能和高热稳定性，复合涂层可有效提高电机机壳的散热效率，降低内部温度，延长电机使用寿命。同时，碳化硅和氧化锆硬度高、化学稳定性好，制备的复合涂层能显著增强机壳的强度性能。本发明采用陶瓷材料和聚醚醚酮复合制备合金机壳的复合涂层。其中，聚醚醚酮具有极高的玻璃化转变温度和熔点，并且具有高抗拉强度、抗弯强度和抗冲击性能，非常适合用于高温环境下工作的电机机壳。复合陶瓷材料后，进一步提升了涂层的耐高温能力，使得涂层在更高温度下仍能保持良好的机械性能和化学稳定性。同时，聚醚醚酮提供良好的成膜性、附着力和柔韧性，可以提高陶瓷浆料的流动性和粘附性，便于涂覆和成膜，使陶瓷材料进一步发挥其增强、散热效果，还能改善涂层的抗裂纹扩展能力和抗冲击性。8、作为优选，所述复合涂层的制备原料中聚醚醚酮的份数高于陶瓷材料。9、聚醚醚酮是一种高分子聚合物，具有良好的韧性和延展性，相对于硬质陶瓷材料，更高的聚醚醚酮比例会增加涂层的抗冲击能力，降低因机械应力导致的裂纹扩展风险，有利于保护电机机壳免受意外冲击损伤。聚醚醚酮能够吸收并分散部分机械振动能量，有助于减轻电机运行过程中产生的振动对机壳及内部组件的影响，提高系统的稳定性。10、作为优选，所述硅烷偶联剂包括氨基硅烷类偶联剂、环氧基硅烷、硫基硅烷、甲基丙烯酰氧基硅烷、乙烯基硅烷、脲基硅烷、异氰酸酯基硅烷中的一种或多种。11、作为优选，所述分散剂包括十二烷基硫酸钠、聚乙二醇、甜菜碱、聚乙烯醇、聚氨酯中的一种或多种。12、作为优选，所述溶剂包括水、乙醇、异丙醇、丙酮、乙酸乙酯、甲苯、二甲苯、四氯化碳、二氯甲烷中的一种或多种。13、作为优选，所述复合涂层厚度为10～1000μm。14、作为优选，所述合金机壳基体按质量百分比含量计，由包括以下成分组成：si 5～7％、fe 0.25～1.0％、mg 0.5～2.25％、cu 0.1～0.7％、mn 0.01～0.2％、ti 0.01～0.5％、zn 0.05～0.1％、cr 0.05～0.2％、sr 0.01～0.07％、la 0.01～0.05％、y 0.01～0.03％、ce 0.03～0.1％、石墨烯0.1～0.6％、余量为al。15、本发明通过改进铝合金原料成分，添加了多种稀土元素以及石墨烯组分，其中石墨烯有助于提升电机机壳的散热能力，同时和稀土元素的协同使用可以提高电机机壳的机械强度。另一方面结合本发明对原料成分的合理配伍，进一步提高了电机机壳的机械强度和散热性能。16、本发明的另一个目的通过以下技术方案来实现：17、一种高强度高散热合金机壳的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：18、将陶瓷材料、聚醚醚酮和分散剂加入溶剂中分散均匀，形成复合涂层浆料；将复合涂层浆料涂覆在合金机壳基体表面，然后进行后处理，得到高强度高散热合金机壳。19、作为优选，所述合金机壳基体的制备方法包括以下步骤：将合金机壳基体原料混合加热熔炼，保温后得到合金熔液；将石墨烯和合金熔液混合均匀并进行精炼；将精炼后的合金熔液进行浇注成型，冷却后得到合金机壳基体。20、所述合金机壳基体的制备方法中，作为优选，熔炼温度为700～750℃，保温1～2h。21、所述合金机壳基体的制备方法中，作为优选，精炼温度为700～740℃，时间为15～35min，精炼后静置10～30min。22、所述合金机壳基体的制备方法中，作为优选，浇铸温度为650～740℃，浇铸速度为0.5～5m/s。23、铝合金材料具有低密度、高强度和良好延展性，但是铝合金作为结构材料，受到导电性和抗拉强度的制约，而石墨烯具备优异的力学性能、热学性能和电学性能。因此，将石墨烯粉末均匀分散到合金机壳基体中，能够使石墨烯和金属间形成良好的接触界面且不破坏石墨烯的微观结构，所得到的合金材料可以具有更理想的力学性能及导电、导热、耐磨、耐蚀、耐高温和抗氧化性能。24、作为优选，所述高强度高散热合金机壳的制备方法中，后处理包括加热固化和抛光处理。25、作为优选，所述加热固化温度为80～250℃，时间为0.5～20h。26、作为优选，所述抛光处理转速为300～2000rpm，压力为1～10kgf/cm2，时间为0.1～10h。27、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：28、1、本发明提供的高强度高散热合金机壳中使用陶瓷材料和聚醚醚酮制备复合涂层，所述复合涂层比单一材料涂层具有更好的性能。两者复合使用可以实现性能进一步强化，使得涂层同时具备两种材料的优点。并且陶瓷材料和聚醚醚酮间存在协同效应，可以通过聚醚醚酮提高陶瓷材料的增强效果，进一步提高复合涂层对于合金机壳的散热和强度性能。29、2、本发明提供的高强度高散热合金机壳中优选了多种陶瓷材料和聚醚醚酮复合制备涂层。其中，氮化铝具有极高的热导率，氧化锆和碳化硅也具有良好的热传导性能和高热稳定性，复合涂层可有效提高电机机壳的散热效率，降低内部温度，延长电机使用寿命。同时，碳化硅和氧化锆硬度高、化学稳定性好，制备的复合涂层能显著增强机壳的强度性能。此外，优选的聚醚醚酮的加入进一步优化热管理、增强涂层机械强度，确保了合金机壳质量强度和的散热效果。30、3、本发明提供的高强度高散热合金机壳中在合金机壳基体部分改进了铝合金原料成分，添加了石墨烯和多种稀土元素。利用石墨烯优异的力学性能，能够很好的提升合金强度，其高导热性能还可以将热量从热源快速传递至合金机壳表面并将热量散发出去，散热效率高、使用寿命长。同时，在合金中加入混合稀土元素可细化晶粒，加强合金的晶界和晶粒，减少孔隙率和缺陷，提高了合金机壳的基体性能和使用寿命，结合石墨烯的散热性能，实现了电机机壳高强度和高散热的协同匹配。