[发明专利]陶瓷相增强体表面纳米氧化铝涂层的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及陶瓷相增强体表面涂层的制备方法。

背景技术

金属基复合材料在航空、航天、军事和汽车等领域有着广泛的应用，近十多年来，航空航天、自动化和体育产品工业的发展极大推动了金属基复合材料的研究和应用。在金属基复合材料的研究中，增强体/基体的界面始终是人们关注的焦点，因为界面区的结合状态强烈地影响复合材料的综合性能。而现有的技术方法，陶瓷相增强体与铝基体之间由于性能差异较大，两者之间的润湿性较差，两者之间的界面反应使得增强体/基体的复合材料的力学性能有损耗。

发明内容

本发明是要解决现有的技术方法中，陶瓷相增强体与铝基体之间由于性能差异较大、润湿性较差、两者之间的界面反应，使得增强体/基体的复合材料的力学性能有损耗的问题，而提供了陶瓷相增强体表面纳米氧化铝涂层的制备方法。

陶瓷相增强体表面纳米氧化铝涂层的制备方法，具体是按以下步骤完成的：

一、向陶瓷增强体中加入水，以100r/min~500r/min的速率搅拌30min~100min后，以20kHz~60kHz频率超声30min~100min，得到陶瓷增强体水分散液；其中，水与陶瓷增强体的质量比为（20~40）:1；

二、向铝盐中加入水，配制成摩尔浓度为0.001mol/L~0.1mol/L的铝盐水溶液；

三、以100r/min~500r/min的速率搅拌的条件下，以相同的滴加速度向步骤一得到的陶瓷增强体水分散液中同时滴加碱溶液和步骤二得到的铝盐水溶液，并在滴加的过程中保持陶瓷增强体水分散液的pH值为7~10，得到混合物Ⅰ；其中，所述的滴加速度为1mL/min~15mL/min，所述的碱溶液为摩尔浓度为0.001mol/L～0.1mol/L的氨水或摩尔浓度为0.001mol/L～0.1mol/L的NaOH水溶液，所述的步骤二得到的铝盐水溶液与步骤一得到的陶瓷增强体水分散液的体积比为（0.1~1）:1，所述的碱溶液与步骤一得到的陶瓷增强体水分散液的体积比或质量比为（0.1~1）:1；

四、将步骤三得到的混合溶液静置1h~3h，倒掉上清液，将余下的部分转移至水热釜中，在120℃~200℃的温度下，保温2h~48h，自然冷却至20℃~35℃，得到混合物Ⅱ，将混合物Ⅱ过滤，然后，在50℃~100℃的温度下干燥至恒重，得到固态物体；其中，所述的水热釜的填充度为60%~80%；

五、将步骤四得到的固态物体，以5℃/min~10℃/min的升温速率加热至800℃~1100℃下，保温30min～120min后，自然冷却至20℃~35℃，即得到在表面涂有纳米氧化铝层的陶瓷相增强体。

本发明的优点：本发明提供的陶瓷相增强体表面纳米氧化铝涂层的制备方法，在陶瓷相增强体的表面上制备一层致密的氧化铝层，陶瓷相增强体接触铝基材的直接接触方式变成为，陶瓷相增强体通过氧化铝层与铝基材进行接触，由于氧化铝层与铝基材的性能差异小，润湿性好，大大改善了陶瓷相增强体与铝基体之间的界面，同时，氧化铝层本身与铝基材不发生界面反应，使得表面涂有纳米氧化铝层陶瓷相增强体/铝基体复合材料的抗拉强度相对于未在表面涂有纳米氧化铝层的陶瓷增强体/铝基材的抗拉强度提高了43%。

附图说明

图1为试验一得到的在表面涂有纳米氧化铝层的陶瓷相增强体扫描电子显微镜图。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式提供了陶瓷相增强体表面纳米氧化铝涂层的制备方法，具体是按以下步骤完成的：

一、向陶瓷增强体中加入水，以100r/min~500r/min的速率搅拌30min~100min后，以20kHz~60kHz频率超声30min～100min，得到陶瓷增强体水分散液；其中，水与陶瓷增强体的质量比为（20~40）:1；

二、向铝盐中加入水，配制成摩尔浓度为0.001mol/L~0.1mol/L的铝盐水溶液；