[发明专利]在空心微珠表面包覆Al2O3保护膜的方法

说明书

技术领域

本发明涉及微珠表面包覆Al₂O₃保护膜的方法。

背景技术

多孔材料是20世纪发展起来的一种崭新材料体系，包括金属多孔材料和非金属多孔材料(如泡沫塑料和多孔玻璃等)。多孔材料的研究不仅在催化领域有着广泛的实际操作价值，而且在太空材料、生物、医药、光电器件等领域也展现出引人注目的应用前景。多孔金属是多孔材料中发展较为迅速的一个分支。多孔金属材料相比于多孔聚合物材料具有更高的强度、刚度、吸收能力，且能够在相对更高的温度下保持其机械性能；与多孔陶瓷相比，多孔金属材料具有更好的塑性变形能力，能够吸收能量。除此以外，多孔金属更兼具隔音、隔热、高阻尼、防震、耐冲击等一系列优点，因而在航空航天、武器装备、交通运输、工程建筑等方面有广阔的发展前景。

空心微珠复合材料是一种新兴的闭孔泡沫复合材料，是通过将空心微珠植入基体(如合金、塑料等)制备而成。空心微珠复合材料与传统多孔材料相比具有一个显著的优势，即每个孔洞的外壁都由一层薄壳所支撑，显著提高了材料的压缩强度和吸能能力。此外，空心微珠复合材料中孔洞的尺寸可以统一，孔径的大小可以通过对空心微珠粒径的筛选进行调整。因此，空心微珠复合材料中的孔隙分布比传统泡沫材料更加均匀。这也因此带来了更加良好的性能。

镁在20℃时的密度只有1.738g/cm³，相当于铝(2.7g/cm³)的64％、钢(7.85g/cm³)的22％，是现今已知的常用结构材料中最轻的金属。以镁合金为基体制备的多孔金属材料具有低密度、高比强度、比刚度，且具有良好的阻尼性能，因此镁基多孔材料在冲击吸能、减振等领域具有广阔的应用前景和研究价值。

在使用玻璃空心微珠或粉煤灰空心微珠等含SiO₂成分的增强体制备镁基或者Al-Mg基多孔复合材料时，增强体中的SiO₂极易与镁合金发生反应生成Mg₂Si相。反应程度较低时，空心微珠表面会出现孔洞；反应程度较高时，空心微珠会反应至解体甚至消失。以上两种情况都会导致基体合金填充空心微珠原来占有的空间，使得制备出来的材料失去多孔特征。

发明内容

本发明目的是为了解决镁基或者Al-Mg基多孔复合材料制备过程中空心微珠极易与镁发生反应，致使材料失去多孔特征的问题，而提供在空心微珠表面包覆Al₂O₃保护膜的方法。

在空心微珠表面包覆Al₂O₃保护膜的方法，按以下步骤实现：

一、分选及清洗：将粒径为1～200μm的空心微珠加入到蒸馏水或去离子水中，除去沉底的粉末，对上浮粉末在频率为24～35KHz下进行超声清洗1～3次，单次超声清洗时间为5～30min，然后在温度为20～50℃下干燥30min～2h，获得干净的空心微珠；

二、制备Al₂O₃溶胶：以Al(C₃H₇O)₃为原料，使用温度为60～95℃的去离子水，按照n(Al³⁺)∶n(H₂O)＝(1∶30)～(1∶300)的比例配置溶液，在搅拌速度为200～850r/min、温度为60～95℃的条件下水解20～100min，然后在搅拌速度为200～600r/min的条件下滴加浓度为0.10～0.22mol/L的HNO₃溶液，至pH值达到2.2～4.5，再在50～95℃下回流老化，时间为8～24h，获得Al₂O₃溶胶；

三、包覆：采用提拉浸渗法或者直接混合法将Al₂O₃溶胶包覆在干净的空心微珠上，然后在40～80℃干燥箱中烘干，重复操作包覆过程2～5次，获得包覆有Al₂O₃溶胶的空心微珠；