[發明專利]金屬銅與MoAlB陶瓷的復合材料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202210010386.9
• 申請日: 2022-01-05
• 公開（公告）號: CN114315368A
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 王帥;王睿杰;齊會;王家邦;侯延平;逄顯娟;陳德強;宋晨飛;張永振
• 申請（專利權）人: 河南科技大學
• 主分類號: C04B35/58
• 分類號: C04B35/58;C04B35/628;C23C18/40;B22F1/18;B22F9/24
• 代理公司: 陜西銘一知識產權代理有限公司 61287
• 代理人: 李天麗

本發明屬于陶瓷材料技術領域，公開了一種金屬銅與MoAlB陶瓷的復合材料及其制備方法和應用，所述復合材料包括MoAlB陶瓷顆粒，以及所述MoAlB陶瓷顆粒表面包覆的一層金屬Cu納米顆粒所述MoAlB陶瓷顆粒與所述金屬Cu納米顆粒的摩爾比為0.5～1.5:1。本發明通過化學鍍方法在MoAlB陶瓷表面的Cu包覆層分布均勻，Cu包覆層能夠起到一定的阻隔作用；本發明的制備工藝簡單、實驗時間短、效率高、重復性好。

技術領域

本發明涉及陶瓷材料技術領域，尤其涉及一種金屬銅與MoAlB陶瓷的復合材料及其制備方法和應用。

背景技術

MoAlB陶瓷是一種新型的層狀結構陶瓷，兼具了金屬和陶瓷的優良特性，與廣泛報道的Ti₃AlC₂陶瓷相比，MoAlB陶瓷具有更為優異的綜合特性，更適宜用作金屬或陶瓷的增強體而存在廣泛的應用。

現有技術在陶瓷塊材或陶瓷片材與金屬材料的復合已經有了大量研究，但是如何將MoAlB陶瓷顆粒與金屬材料進行復合，使得獲得的復合材料具有穩定的性能仍待研究。

為了實現MoAlB陶瓷顆粒與金屬材料的復合，現有技術公開了將MoAlB陶瓷顆粒與Al基體直接進行混合燒結獲得復合材料，但是該方法在混合燒結過程中，MoAlB陶瓷顆粒中的Mo元素能夠與Al基體發生反應，生成Al₁₂Mo第三相，從而破壞了MoAlB陶瓷的體系結構，使得MoAlB陶瓷特有的理化性能發生變化。為了避免陶瓷顆粒與金屬材料的這種作用，現有技術通過在陶瓷顆粒表面進行金屬層包覆處理可有效起到阻隔陶瓷基體與金屬材料的作用，但對于大部分陶瓷材料而言，由于陶瓷材料表現出較高的物理和化學反應惰性，因此很難通過常規方法實現材料的金屬包覆。

為此，現有技術公開了一種通過機械球磨將陶瓷材料與金屬進行復合，實現金屬包覆陶瓷材料的方法，但是這種復合方法中金屬在陶瓷材料中的負載量可控性差，導致材料分布不均，使得復合材料的性能不可控，不利于推廣使用。

為了解決上述現有技術中的不足，本發明提供一種金屬銅與MoAlB陶瓷的復合材料及其制備方法和應用。

發明內容

為了解決上述現有技術中的不足，本發明提供一種金屬銅與MoAlB陶瓷的復合材料及其制備方法和應用，本發明通過化學鍍方法來實現MoAlB陶瓷顆粒的銅包覆處理，通過控制MoAlB陶瓷的添加量與銅源的比例可控制銅包覆量。

本發明的一種金屬銅與MoAlB陶瓷的復合材料及其制備方法和應用是通過以下技術方案實現的：

本發明的第一個目的是提供一種金屬銅與MoAlB陶瓷的復合材料，包括MoAlB陶瓷顆粒，以及所述MoAlB陶瓷顆粒表面包覆的一層Cu納米顆粒。

進一步地，所述MoAlB陶瓷顆粒與所述金屬Cu納米顆粒的摩爾比為0.5～1.5:1。

進一步地，所述MoAlB陶瓷顆粒的粒徑≤90μm。

本發明的第二個目的是提供一種上述復合材料的制備方法，包括以下步驟：采用化學鍍在MoAlB陶瓷顆粒表面鍍上一層Cu納米顆粒，即獲得所述復合材料。

進一步地，所述復合材料是按照以下步驟制得：

步驟1，將銅源均勻分散于水溶劑中，獲得均勻的銅源水溶液；隨后加入螯合劑，使其與銅源水溶液中的銅離子螯合形成銅絡合物；隨后調節溶液pH值為12.5～13.2，獲得鍍液；

步驟2，將所述鍍液加熱至60～70℃，隨后將MoAlB陶瓷顆粒均勻分散于制得的鍍液中；然后緩慢加入還原劑，使絡合物中的銅離子被還原為銅單質，并在將MoAlB陶瓷顆粒表面析出，待施鍍完成，獲得復合材料前驅體；

步驟3，將所述復合材料前驅體用水溶劑洗滌至洗滌液的pH值為6.5～7.5，冷凍干燥，即獲得所述復合材料。