[发明专利]一种包覆陶瓷颗粒的方法及复合材料制备方法

说明书

本发明提供了一种包覆陶瓷颗粒的方法及复合材料制备方法。包覆方法包括：将陶瓷颗粒与粘接剂混合，加入包覆粉，搅拌后得到包覆粉包覆的陶瓷颗粒；将包覆粉包覆的陶瓷颗粒与聚乙烯醇混合，干燥后得到表面附着包覆粉与聚乙烯醇的陶瓷颗粒；对表面附着包覆粉与聚乙烯醇的陶瓷颗粒进行活化，活化后利用镀液进行化学镀，得到包覆粉‑金属镀层包覆的陶瓷颗粒。复合材料制备方法包括：制备包覆粉‑金属镀层包覆的陶瓷颗粒；对包覆粉‑金属镀层包覆的陶瓷颗粒与金属基进行无压浸渗处理得到复合材料。本发明方法利用聚乙烯醇形成的保护层能够使包覆粉更好的包覆在陶瓷颗粒表面，能够使陶瓷颗粒与金属基的复合过程中更好地形成反应型界面，结合性能更好。

技术领域

本发明涉及陶瓷复合材料技术领域，尤其涉及一种包覆陶瓷颗粒的方法及复合材料制备方法。

背景技术

陶瓷颗粒具有密度低、强度高、耐磨损及耐腐蚀的优点，金属材料具有良好的塑性和韧性，通过将陶瓷颗粒与金属材料相结合会产生一种既有金属的优点，也有陶瓷的特性，具有较高韧性、高硬度、高抗氧化性的陶瓷/金属基复合材料。

但由于陶瓷颗粒与金属基体的润湿性差，导致制备陶瓷/金属基复合材料变得相当困难。人们尝试对陶瓷颗粒进行表面处理后再与金属基体复合以增强其润湿性。化学镀技术由于具有工艺简单、镀层均匀、与基体结合力好等优点，不但能够在金属上镀覆，在非导体如陶瓷、塑料、玻璃等表面经过预处理后也可以直接进行镀覆，目前已成为一种应用广泛的陶瓷颗粒表面处理技术，其中，以镀覆Ni、Cu或Fe及其合金为主。然而，上述镀覆元素在高温下会扩散到熔融金属液中，最终会从陶瓷表面消失。因此，一些在高温下稳定的陶瓷粉末，碳化物粉末，以及会和高温金属液反应而形成界面的金属粉末（例如金属钛）等包覆粉末已被视为核壳材料中“壳”的新的发展方向。

目前，核壳结构主要存在两种制备方法，第一种方法采用将Ni粉等熔点较低的金属进行球磨后，与陶瓷颗粒进行混合，再进行真空烧结，通过该方法可以获得稳定的核壳结构，但该方法在球磨和真空烧结过程中均需要很长时间，存在制备时间长的缺点；另外，受限于高温、真空的实验条件，该方法还存在制备温度高，能耗大和产量小的缺点。第二种方法为利用粘接剂直接将包覆粉末粘接在陶瓷颗粒表面。该方法可大批量获得此类核壳材料，但是在陶瓷/金属基复合材料制备过程中，简单机械结合的包覆粉末与流动的高温金属直接接触，导致表层的包覆粉末会被冲刷走；另外，由于在长时间高温条件下会导致内层的粘接剂快速挥发，甚至从陶瓷颗粒表面整体脱落至金属液中，会不同程度地影响包覆粉所形成的包覆层完整性及均匀性。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的之一在于提供一种在低温下、短时间内可大批量获得包覆粉-金属镀层包覆的陶瓷颗粒的方法，并通过得到的包覆粉-金属镀层包覆的陶瓷颗粒与金属基体浇铸，能够得到界面完整、均匀的复合材料。

本发明的一方面提供了一种包覆陶瓷颗粒的方法，可以包括以下步骤：将陶瓷颗粒与粘接剂混合，加入包覆粉，搅拌后得到包覆粉包覆的陶瓷颗粒；将包覆粉包覆的陶瓷颗粒与聚乙烯醇混合，干燥后得到表面附着包覆粉与聚乙烯醇的陶瓷颗粒；对表面附着包覆粉与聚乙烯醇的陶瓷颗粒进行活化，活化后利用镀液进行镀覆，例如化学镀，得到包覆粉-金属镀层包覆的陶瓷颗粒。

本发明的另一方面提供了一种复合材料制备方法，可以包括以下步骤：由上述包覆陶瓷颗粒的方法制备得到包覆粉-金属镀层包覆的陶瓷颗粒；将包覆粉-金属镀层包覆的陶瓷颗粒与金属基进行浇铸，得到复合材料。

与现有技术相比，本发明的有益效果至少包括以下中的至少一项：

（1）本发明方法利用聚乙烯醇形成的保护层能够使包覆粉更好的包覆在陶瓷颗粒表面，避免了包覆粉脱离陶瓷颗粒而分散到活化液中。

（2）本发明方法利用化学镀后形成的金属层保护包覆粉，能够避免包覆粉包覆的陶瓷颗粒在高温下与金属基液体直接接触而影响包覆层的完整性和均匀性，能够使陶瓷颗粒与金属基的复合过程中更好地形成反应型界面，结合性能更好，能够提高陶瓷颗粒与金属基的界面结合强度。