[發明專利]一種增加單晶藍寶石晶須與金屬復合浸潤性的方法

有效

• 申請號: 201510588766.0
• 申請日: 2015-09-16
• 公開（公告）號: CN105369229B
• 公開（公告）日: 2017-12-08
• 發明（設計）人: 喬暢君;吳韜;金磊;馮曉野;范璐;邊炳勝;韋家波;維克托;卡門;米蓋爾;韋恩;劉仁辰
• 申請（專利權）人: 東莞深圳清華大學研究院創新中心;東莞紐卡新材料科技有限公司
• 主分類號: C23C18/44
• 分類號: C23C18/44;C30B29/20;C30B29/62
• 代理公司: 東莞市冠誠知識產權代理有限公司44272
• 代理人: 張作林

技術領域

本發明屬于復合材料領域，具體涉及一種增加單晶藍寶石晶須與金屬復合浸潤性的方法。

背景技術

單晶藍寶石晶須(Single crystal sapphire Whisker，亦稱單晶藍寶石纖維)是一種具有一定長徑比的單晶氧化鋁晶須，它的制備方法和用途與半導體襯底藍寶石晶圓材料完全不同。單晶藍寶石晶須是一種新型的具有很高綜合性能的無機材料，因其具有高熔點、高強度、高耐磨量和高耐腐蝕性，成為第三代先進復合材料的最佳選擇。

單晶藍寶石晶須適合作為陶瓷、金屬、塑料及橡膠的增強組元。在金屬中加入單晶藍寶石晶須后，可以顯著提高制品的彎曲彈性模量、抗拉強度、尺寸穩定性和熱畸變溫度。是令人注目的航空航天用高溫材料，可用作飛機渦輪發動機和火箭發動機熱區和超音速飛機的表面材料。無機晶須加入金屬材料后，可以提高金屬材料的各項性能，應用于鎂合金時，還可以減少鎂合金用作發動機材料的宏觀缺陷，另外，晶須在合金過濾器、壓縮機葉片和航空等方面的應用也十分廣泛(戴靜，王敏，張金才.硼酸鋁晶須在復合材料中的應用[J]化工礦物與加工，2005，(10):36-38)。

單晶藍寶石晶須比表面積大，但是模量高，表面光滑，導致和金屬粘附性和反應性變差，界面粘接強度下降。界面粘接強度是隨浸潤性的增加而增加的，但由于單晶藍寶石晶須與金屬復合時具有浸潤性不好的弱點。與金屬復合時，增大了孔隙率和缺陷的形成機率，不利于提高單晶藍寶石晶須增強金屬基復合材料的性能。改善增強體與金屬基體之間的浸潤性，控制界面反應，形成理想的界面結構是金屬基復合材料的關鍵，增強體表面改性處理可以有效改善增強體與基體浸潤性和防止界面反應。

發明內容

本發明的目的在于提供一種增加單晶藍寶石晶須與金屬復合浸潤性的方法，本發明可以有效提高單晶藍寶石晶須與金屬復合的浸潤性。

為實現以上目的，本發明的技術方案為：

一種增加單晶藍寶石晶須與金屬復合浸潤性的方法，包括：a、稱取氯化亞錫結晶，將氯化亞錫結晶溶解在無水乙醇中，形成混合溶液A；b、稱取單晶藍寶石晶須，將單晶藍寶石晶須加入混合溶液A中，超聲分散10～15min使其在分散均勻，形成混合液B；c、將銀鹽放在洗凈試管中，加入氫氧化鈉溶液，然后逐滴加入稀氨水，邊滴邊振蕩，直到沉淀恰好完全溶解為止，形成混合液C；d、將混合溶液B加入到混合溶液C中，同時滴加含有還原劑溶液，滴加完后在50-80℃下攪拌1～30小時；e、將反應后的混合液過濾，洗滌，干燥后即可得到表面含有銀包覆的單晶藍寶石晶須。

所述步驟a中氯化亞錫結晶和無水乙醇的質量比為0.01～1:10。

步驟b中氯化亞錫結晶與單晶藍寶石晶須的質量比為0.01:1～10。

步驟c中所加氫氧化鈉溶液的質量分數為2％-20％，稀氨水質量分數為1％-10％，氫氧化鈉溶液與銀鹽的質量比為1:1～20；銀鹽和單晶藍寶石晶須質量比為1：0.1～60。

步驟c中銀鹽可為AgNO₃、AgCl、Ag₂SO₄、AgBr的任一種及以上。

步驟c銀鹽和單晶藍寶石晶須質量比為1：1～20。

所述步驟d還原劑為葡萄糖、麥芽糖、乙醛、水合肼、鹽酸肼的任一種及兩種及以上混合物。

所述步驟d還原劑溶液的濃度為(wt％)為10％～60％。

一種金屬復合材料，包括本發明的方法制得的表面銀包覆的單晶藍寶石晶須。

本發明的有益效果是：

有益效果：

(1)本發明的增強單晶藍寶石晶須與金屬復合浸潤性的方法，20.5％金屬銀的用量可以達到單晶藍寶石晶須表面98.8％的包覆率，可以大大降低金屬銀的用量，包覆的單晶藍寶石晶須不僅保持原有的優良性能，還具有與金屬復合良好的浸潤性，導電性、導熱性好，使得單晶藍寶石晶須在金屬基復合材料領域得到更廣泛的應用。

(2)本發明的增強單晶藍寶石晶須與金屬復合浸潤性的方法，其實驗過程操作簡單，工藝易實現工業化，具有良好的應用前景。

(3)本發明的增強單晶藍寶石晶須與金屬復合浸潤性的方法，原料便宜，來源廣泛，而且具有良好的環境效益和經濟效益。

附圖說明：

附圖1為改性后單晶藍寶石晶須與銅的浸潤角與表面銀包覆率的關系示意圖。

具體實施方式

通過實施例進一步詳述本發明。

實施例1

(1)常溫下，稱取1g市售氯化亞錫結晶，將氯化亞錫結晶溶解在4ml無水乙醇中，形成混合溶液A。