[發(fā)明專(zhuān)利]一種包覆陶瓷顆粒的方法及復(fù)合材料制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210305408.4
• 申請(qǐng)日: 2022-03-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114850472B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-06-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔣業(yè)華;賀涵;汝娟堅(jiān);周榮
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 昆明理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B22F1/18
• 分類(lèi)號(hào): B22F1/18;B22F1/102;C23C18/32;C23C18/38;C22C1/10;C22C33/04;C04B41/90;C04B35/10;C22C14/00;C22C9/00;C22C32/00
• 代理公司: 重慶西南華渝專(zhuān)利代理有限公司 50270
• 代理人: 熊禮

本發(fā)明提供了一種包覆陶瓷顆粒的方法及復(fù)合材料制備方法。包覆方法包括：將陶瓷顆粒與粘接劑混合，加入包覆粉，攪拌后得到包覆粉包覆的陶瓷顆粒；將包覆粉包覆的陶瓷顆粒與聚乙烯醇混合，干燥后得到表面附著包覆粉與聚乙烯醇的陶瓷顆粒；對(duì)表面附著包覆粉與聚乙烯醇的陶瓷顆粒進(jìn)行活化，活化后利用鍍液進(jìn)行化學(xué)鍍，得到包覆粉?金屬鍍層包覆的陶瓷顆粒。復(fù)合材料制備方法包括：制備包覆粉?金屬鍍層包覆的陶瓷顆粒；對(duì)包覆粉?金屬鍍層包覆的陶瓷顆粒與金屬基進(jìn)行無(wú)壓浸滲處理得到復(fù)合材料。本發(fā)明方法利用聚乙烯醇形成的保護(hù)層能夠使包覆粉更好的包覆在陶瓷顆粒表面，能夠使陶瓷顆粒與金屬基的復(fù)合過(guò)程中更好地形成反應(yīng)型界面，結(jié)合性能更好。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及陶瓷復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種包覆陶瓷顆粒的方法及復(fù)合材料制備方法。

背景技術(shù)

陶瓷顆粒具有密度低、強(qiáng)度高、耐磨損及耐腐蝕的優(yōu)點(diǎn)，金屬材料具有良好的塑性和韌性，通過(guò)將陶瓷顆粒與金屬材料相結(jié)合會(huì)產(chǎn)生一種既有金屬的優(yōu)點(diǎn)，也有陶瓷的特性，具有較高韌性、高硬度、高抗氧化性的陶瓷/金屬基復(fù)合材料。

但由于陶瓷顆粒與金屬基體的潤(rùn)濕性差，導(dǎo)致制備陶瓷/金屬基復(fù)合材料變得相當(dāng)困難。人們嘗試對(duì)陶瓷顆粒進(jìn)行表面處理后再與金屬基體復(fù)合以增強(qiáng)其潤(rùn)濕性。化學(xué)鍍技術(shù)由于具有工藝簡(jiǎn)單、鍍層均勻、與基體結(jié)合力好等優(yōu)點(diǎn)，不但能夠在金屬上鍍覆，在非導(dǎo)體如陶瓷、塑料、玻璃等表面經(jīng)過(guò)預(yù)處理后也可以直接進(jìn)行鍍覆，目前已成為一種應(yīng)用廣泛的陶瓷顆粒表面處理技術(shù)，其中，以鍍覆Ni、Cu或Fe及其合金為主。然而，上述鍍覆元素在高溫下會(huì)擴(kuò)散到熔融金屬液中，最終會(huì)從陶瓷表面消失。因此，一些在高溫下穩(wěn)定的陶瓷粉末，碳化物粉末，以及會(huì)和高溫金屬液反應(yīng)而形成界面的金屬粉末（例如金屬鈦）等包覆粉末已被視為核殼材料中“殼”的新的發(fā)展方向。

目前，核殼結(jié)構(gòu)主要存在兩種制備方法，第一種方法采用將Ni粉等熔點(diǎn)較低的金屬進(jìn)行球磨后，與陶瓷顆粒進(jìn)行混合，再進(jìn)行真空燒結(jié)，通過(guò)該方法可以獲得穩(wěn)定的核殼結(jié)構(gòu)，但該方法在球磨和真空燒結(jié)過(guò)程中均需要很長(zhǎng)時(shí)間，存在制備時(shí)間長(zhǎng)的缺點(diǎn)；另外，受限于高溫、真空的實(shí)驗(yàn)條件，該方法還存在制備溫度高，能耗大和產(chǎn)量小的缺點(diǎn)。第二種方法為利用粘接劑直接將包覆粉末粘接在陶瓷顆粒表面。該方法可大批量獲得此類(lèi)核殼材料，但是在陶瓷/金屬基復(fù)合材料制備過(guò)程中，簡(jiǎn)單機(jī)械結(jié)合的包覆粉末與流動(dòng)的高溫金屬直接接觸，導(dǎo)致表層的包覆粉末會(huì)被沖刷走；另外，由于在長(zhǎng)時(shí)間高溫條件下會(huì)導(dǎo)致內(nèi)層的粘接劑快速揮發(fā)，甚至從陶瓷顆粒表面整體脫落至金屬液中，會(huì)不同程度地影響包覆粉所形成的包覆層完整性及均勻性。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明的目的之一在于提供一種在低溫下、短時(shí)間內(nèi)可大批量獲得包覆粉-金屬鍍層包覆的陶瓷顆粒的方法，并通過(guò)得到的包覆粉-金屬鍍層包覆的陶瓷顆粒與金屬基體澆鑄，能夠得到界面完整、均勻的復(fù)合材料。

本發(fā)明的一方面提供了一種包覆陶瓷顆粒的方法，可以包括以下步驟：將陶瓷顆粒與粘接劑混合，加入包覆粉，攪拌后得到包覆粉包覆的陶瓷顆粒；將包覆粉包覆的陶瓷顆粒與聚乙烯醇混合，干燥后得到表面附著包覆粉與聚乙烯醇的陶瓷顆粒；對(duì)表面附著包覆粉與聚乙烯醇的陶瓷顆粒進(jìn)行活化，活化后利用鍍液進(jìn)行鍍覆，例如化學(xué)鍍，得到包覆粉-金屬鍍層包覆的陶瓷顆粒。

本發(fā)明的另一方面提供了一種復(fù)合材料制備方法，可以包括以下步驟：由上述包覆陶瓷顆粒的方法制備得到包覆粉-金屬鍍層包覆的陶瓷顆粒；將包覆粉-金屬鍍層包覆的陶瓷顆粒與金屬基進(jìn)行澆鑄，得到復(fù)合材料。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果至少包括以下中的至少一項(xiàng)：

（1）本發(fā)明方法利用聚乙烯醇形成的保護(hù)層能夠使包覆粉更好的包覆在陶瓷顆粒表面，避免了包覆粉脫離陶瓷顆粒而分散到活化液中。

（2）本發(fā)明方法利用化學(xué)鍍后形成的金屬層保護(hù)包覆粉，能夠避免包覆粉包覆的陶瓷顆粒在高溫下與金屬基液體直接接觸而影響包覆層的完整性和均勻性，能夠使陶瓷顆粒與金屬基的復(fù)合過(guò)程中更好地形成反應(yīng)型界面，結(jié)合性能更好，能夠提高陶瓷顆粒與金屬基的界面結(jié)合強(qiáng)度。