專利名稱：一種簡(jiǎn)化預(yù)處理的化學(xué)鍍金屬包覆碳化物粉體的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種化學(xué)鍍金屬包覆碳化物粉體的制備工藝，特別地，涉及一 種不需要對(duì)碳化物粉體進(jìn)行敏化和活化預(yù)處理的化學(xué)鍍金屬包覆碳化物陶瓷粉 體的制備方法。
背景技術(shù)：
金屬包覆陶瓷碳化物粉體時(shí)敏化和活化預(yù)處理提高了陶瓷相與金屬界面的 浸潤(rùn)性和結(jié)合力。對(duì)于后續(xù)復(fù)合材料制備，可提高陶瓷/金屬復(fù)合材料的相分布 的均勻性，實(shí)現(xiàn)多層次多種機(jī)制復(fù)合強(qiáng)化。金屬包覆陶瓷粉體可產(chǎn)生新的物理、 化學(xué)性能和特殊功能(如導(dǎo)電、導(dǎo)磁、增韌、吸波、儲(chǔ)氫功能)。因此，金屬包覆 陶瓷粉體已經(jīng)應(yīng)用在很多領(lǐng)域，例如在表面改性領(lǐng)域用作熱噴涂和陶瓷刀具等粉體材料；用于制備高性能點(diǎn)接觸點(diǎn)材料、儲(chǔ)氫材料和磁性材料等。一般的金屬包覆陶瓷復(fù)合粉體的制備方法有機(jī)械混合、高能球磨、自蔓 延高溫合成、熱鹽分解、溶膠凝膠和化學(xué)鍍等。近年來，有關(guān)化學(xué)鍍金屬包覆陶瓷粉末的研究報(bào)道較多，如Co、 Ni包覆Zr02、 WC、 Cr3C2、 YSZ、 SiC、 A1203、 TiC等?；瘜W(xué)鍍制備金屬包覆陶瓷復(fù)合粉體其反應(yīng)機(jī)理為溶液中可控的自催化氧 化還原反應(yīng)，無需外加電場(chǎng)，其具有包覆效果好、顆粒細(xì)小的金屬在粉體表面 分布更均勻、獲得的包覆粉體韌性較高和包覆層性能可設(shè)計(jì)性等優(yōu)點(diǎn)。但是，化學(xué)鍍制備金屬包覆陶瓷復(fù)合粉體一般需要表面預(yù)處理提高自還原 能力，處理溶液含貴金屬如Pd等，成本高，處理方法有兩步法、膠體Pd活 化法、 一步法等；近年來，對(duì)非貴金屬活化液也有相關(guān)報(bào)道，但是，經(jīng)非貴金 屬活化處理的包覆層，包覆微粒在基體上的附著力不夠理想，適用范圍不廣， 例如以銅鹽作催化劑的活化液只適用化學(xué)鍍銅。對(duì)于不需要預(yù)催化處理，化學(xué) 鍍制備金屬包覆微/納米碳化物陶瓷復(fù)合粉體的方法在國(guó)內(nèi)外未見報(bào)道。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種簡(jiǎn)化預(yù)處理的化學(xué)鍍金 屬包覆碳化物粉體的制備方法。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案 一種簡(jiǎn)化預(yù)處理的化學(xué)鍍 金屬包覆碳化物粉體的制備方法，包括下述步驟(1) 將尺寸為10-lOOpm的陶瓷粉體加入到常規(guī)堿性化學(xué)脫脂浴中進(jìn)行化學(xué)除 油后，依次進(jìn)行熱水和冷水清洗。(2) 室溫下，放入超聲頻率為40KHz，功率為300-400W的超聲波中分別在第 一刻蝕液中刻蝕處理10-20分鐘，在第二刻蝕液中刻蝕處理10-20分鐘。(3) 刻蝕完成后用去離子水清洗陶瓷粉體，然后在80-12(TC烘干箱中進(jìn)行 10-14小時(shí)烘干處理。(4) 將陶瓷粉體加入到鍍液中，鍍液pH為9.0-13.0，包覆溫度為40-60。C，整 個(gè)包覆過程在超聲頻率為40KHz，功率為300-400W的超聲波中完成，40-80分 鐘后包覆完成，靜置l-2小時(shí)，使得陶瓷粉體與鍍液分離，清洗后，放入溫度為 80-100'C烘干箱中烘干處理10-14小時(shí)后，轉(zhuǎn)入溫度為180-220。C烘干箱中處理 1-2小時(shí)。進(jìn)一步地，所述陶瓷粉體為碳化鉻陶瓷粉體和碳化鎢陶瓷粉體；所述第一刻蝕 液組分為40-60ml/L質(zhì)量百分比濃度為40%的氫氟酸和10-12g/L氟化銨；第二 刻蝕液組分為80-100ml/L質(zhì)量百分比濃度為40%的氫氟酸和200-280ml/L質(zhì)量 百分比濃度為65%的濃硝酸；所述步驟(4)中，所述鍍液的組分如下主鹽硫酸鎳 20-30g/L，還原劑次亞磷酸鈉 22-30g/L，絡(luò)合劑檸檬酸鈉、25%濃度的氨水 35-50g/L，穩(wěn)定劑硼酸 20-28g/L，pH值調(diào)節(jié)劑氫氧化鈉 5-20g/L。本發(fā)明的有益效果是與一般的化學(xué)鍍金屬包覆陶瓷粉體相比，本發(fā)明不需要采用貴金屬敏化和活化預(yù)處理，經(jīng)過本專利提出的刻蝕處理后，直接在較低溫下(40-60°C)超聲波輔助進(jìn)行化學(xué)鍍鎳包覆陶瓷粉體，所制備的包覆粉體 均勻性和致密性良好，金屬與陶瓷顆粒結(jié)合良好，所得的包覆鎳元素在整個(gè)包 覆陶瓷復(fù)合粉體中原子比含量達(dá)到15-25%，得到的金屬顆粒尺寸為200-300nm。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的鎳包覆碳化鎢陶瓷粉體表面形貌掃描電鏡照片；圖2 (a)和(b)分別為本發(fā)明實(shí)施例3的鎳包覆碳化鉻陶瓷粉體表面形 貌低倍和高倍掃描電鏡照片；具體實(shí)施方式
本發(fā)明提供一種簡(jiǎn)化預(yù)處理、低成本的金屬包覆碳化物陶瓷復(fù)合粉體的制 備方法，以碳化鉻和碳化鎢陶瓷粉體為例，經(jīng)過刻蝕前預(yù)處理，刻蝕后清洗， 包覆處理，清洗和烘干等后處理，具體地，包括下述步驟1、 將尺寸為10-100pm的陶瓷粉體(如碳化鉻陶瓷粉體和碳化鉤陶瓷粉體) 加入到常規(guī)堿性化學(xué)脫脂浴中進(jìn)行化學(xué)除油，依次進(jìn)行熱水和冷水清洗。2、 室溫下，放入超聲頻率為40KHz，功率為300-400W的超聲波中分別在 第一刻蝕液中刻蝕處理10-20分鐘，在第二刻蝕液中刻蝕處理10-20分鐘。第一刻蝕液組分為40-60ml/L質(zhì)量百分比濃度為40%的氫氟酸和10-12g/L 氟化銨；第二刻蝕液組分為80-100ml/L質(zhì)量百分比濃度為40%的氫氟酸和 200-280ml/L質(zhì)量百分比濃度為65%的濃硝酸。3、 刻蝕完成后用去離子水清洗三次；80-12(TC烘干箱中10-14小時(shí)烘干處理。4、 將已經(jīng)預(yù)處理后尺寸為10-100pm的碳化鉻和碳化鉤陶瓷粉體加入到鍍 液中，鍍液pH為9.0-13.0，包覆溫度為40-60°C，整個(gè)包覆過程在超聲頻率為 40KHz，功率為300-400W的超聲波中完成，40-80分鐘后自動(dòng)停止。包覆完成 后，靜置1-2小時(shí)，使得所得粉體與鍍液分離，經(jīng)三次清洗后，放入溫度為80-100 "烘干箱中烘干10-14小時(shí)處理后，轉(zhuǎn)入溫度為180-22(TC烘干箱中1-2小時(shí)處 理即可?；瘜W(xué)鍍鎳包覆陶瓷粉體處理用鍍液組分和工藝參數(shù)如下1)鍍液組分主鹽硫酸鎳 20-30g/L還原劑次亞磷酸鈉 22-30g/L絡(luò)合劑檸檬酸鈉、25%濃度的氨水 35-50g/L穩(wěn)定劑硼酸 20-28g/L pH值調(diào)節(jié)劑氫氧化鈉 5-20g/L。下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明，本發(fā)明的目的和效果將 變得更加明顯。 實(shí)施例1:1、 將尺寸為l-8pm的碳化鎢陶瓷粉體加入到常規(guī)堿性化學(xué)脫脂浴中進(jìn)行化 學(xué)除油，分別熱水和冷水清洗；室溫下，放入超聲頻率為40KHz，功率為300-400W 的超聲波中分別在刻蝕液1中刻蝕處理20分鐘，在刻蝕液2中刻蝕處理15分鐘。刻蝕液l組分為60ml/L氫氟酸(40%) +12^氟化銨；刻蝕液2組分為 100ml/L氫氟酸(40%) +2801111/1^硝酸(65%);刻蝕完成后用去離子水清洗三次；卯。C烘干箱中12小時(shí)烘干處理。2、 化學(xué)鍍鎳包覆陶瓷粉體處理用鍍液組分和工藝參數(shù)1) 鍍液組分主鹽硫酸鎳 25g/L還原劑次亞磷酸鈉 25g/L絡(luò)合劑檸檬酸鈉、25%濃度的氨水 40g/L穩(wěn)定劑硼酸 25g/LpH值調(diào)節(jié)劑氫氧化鈉 8g/L2) 工藝參數(shù)將已經(jīng)預(yù)處理后尺寸為l-8pm的碳化鎢陶瓷粉體加入到鍍液中，鍍液pH為 10.0，包覆溫度為5(TC，整個(gè)包覆過程在超聲頻率為40KHz，功率為300-400W 的超聲波中完成，45分鐘后自動(dòng)停止。包覆完成后，把所得粉體與鍍液分離(靜 置1.5小時(shí))，經(jīng)三次清洗后，放入溫度為12(TC烘干箱中烘干10小時(shí)處理后， 轉(zhuǎn)入溫度為19(TC烘干箱中1.5小時(shí)處理即可。通過本發(fā)明實(shí)施例1的制備方法，所制備的包覆粉體均勻性和致密性良好， 鎳與碳化鎢陶瓷顆粒結(jié)合良好，所得的包覆鎳元素在整個(gè)包覆碳化鉤陶瓷復(fù)合 粉體中原子比含量達(dá)到24%，得到的金屬顆粒尺寸為250nm。實(shí)施例2:1、 將尺寸為10-20pm的碳化鎢陶瓷粉體加入到常規(guī)堿性化學(xué)脫脂浴中進(jìn)行 化學(xué)除油，分別熱水和冷水清洗；室溫下，放入超聲頻率為40KHz，功率為 300-400W的超聲波中分別在刻蝕液1中刻蝕處理15分鐘，在刻蝕液2中刻蝕 處理20分鐘?？涛g液1組分為50ml/L氫氟酸(40%) +llg/L氟化銨；刻蝕液2組分為 90ml/L氫氟酸(40%) +2501111凡硝酸(65%);刻蝕完成后用去離子水清洗三次；IO(TC烘干箱中12小時(shí)烘干處理。2、 化學(xué)鍍鎳包覆陶瓷粉體處理用鍍液組分和工藝參數(shù)1) 鍍液組分主鹽硫酸鎳 23 還原劑次亞磷酸鈉 27 絡(luò)合劑檸檬酸鈉、25%濃度的氨水 4; 穩(wěn)定劑硼酸 22 pH值調(diào)節(jié)劑氫氧化鈉 12g/L2) 工藝參數(shù)將已經(jīng)預(yù)處理后尺寸為10-2(Vm的碳化鎢陶瓷粉體加入到鍍液中，鍍液pH 為ll.O，包覆溫度為5(TC，整個(gè)包覆過程在超聲頻率為40KHz，功率為300-400W 的超聲波中完成，55分鐘后自動(dòng)停止。包覆完成后，把所得粉體與鍍液分離(靜 置1.5小時(shí))，經(jīng)三次清洗后，放入溫度為IO(TC烘干箱中烘干IO小時(shí)處理后， 轉(zhuǎn)入溫度為200。C烘干箱中1.5小時(shí)處理即可。通過本發(fā)明實(shí)施例2的制備方法，所制備的包覆粉體均勻性和致密性良好， 鎳與碳化鎢陶瓷顆粒結(jié)合良好，所得的包覆鎳元素在整個(gè)包覆碳化鉤陶瓷復(fù)合 粉體中原子比含量達(dá)到18%，得到的金屬顆粒尺寸為300nm。實(shí)施例3:1、 將尺寸為80-120,的碳化鉻陶瓷粉體加入到常規(guī)堿性化學(xué)脫脂浴中進(jìn) 行化學(xué)除油，分別熱水和冷水清洗；室溫下，放入超聲頻率為40KHz，功率為 300-400W的超聲波中分別在刻蝕液1中刻蝕處理10分鐘，在刻蝕液2中刻蝕 處理10分鐘?？涛g液l組分為40ml/L氫氟酸(40%) +1(^化氟化銨；刻蝕液2組分為 80ml/L氫氟酸(40%) +2001111/1^硝酸(65%);刻蝕完成后用去離子水清洗三次；8(TC烘干箱中14小時(shí)烘干處理。2、 化學(xué)鍍鎳包覆陶瓷粉體處理用鍍液組分和工藝參數(shù)1) 鍍液組分 主鹽硫酸鎳 還原劑次亞磷酸鈉 絡(luò)合劑檸檬酸鈉、25%濃度的氨水 穩(wěn)定劑硼酸 pH值調(diào)節(jié)劑氫氧化鈉2) 工藝參數(shù)將已經(jīng)預(yù)處理后尺寸為80-120|im的碳化鉻陶瓷粉體加入到鍍液中，鍍液pH為ll.O，包覆溫度為4(TC，整個(gè)包覆過程在超聲頻率為40KHz，功率為300-400W的超聲波中完成，50分鐘后自動(dòng)停止。包覆完成后，把所得粉體與鍍液分離(靜 置l小時(shí))，經(jīng)三次清洗后，放入溫度為90。C烘干箱中烘千12小時(shí)處理后，轉(zhuǎn) 入溫度為20(TC烘干箱中烘干1小時(shí)處理即可。通過本發(fā)明實(shí)施例3的制備方法，所制備的包覆粉體均勻性和致密性較好， 鎳與碳化鉻陶瓷顆粒結(jié)合較好，所得的包覆鎳元素在整個(gè)包覆碳化袼陶瓷復(fù)合 粉體中原子比含量達(dá)到16%,得到的金屬顆粒尺寸為300nm。
權(quán)利要求
1.一種簡(jiǎn)化預(yù)處理的化學(xué)鍍金屬包覆碳化物粉體的制備方法，其特征在于，包括下述步驟(1)將尺寸為10-100μm的陶瓷粉體加入到常規(guī)堿性化學(xué)脫脂浴中進(jìn)行化學(xué)除油后，依次進(jìn)行熱水和冷水清洗。(2)室溫下，放入超聲頻率為40KHz，功率為300-400W的超聲波中分別在第一刻蝕液中刻蝕處理10-20分鐘，在第二刻蝕液中刻蝕處理10-20分鐘。(3)刻蝕完成后用去離子水清洗陶瓷粉體，然后在80-120℃烘干箱中進(jìn)行10-14小時(shí)烘干處理。(4)將陶瓷粉體加入到鍍液中，鍍液pH為9.0-13.0，包覆溫度為40-60℃，整個(gè)包覆過程在超聲頻率為40KHz，功率為300-400W的超聲波中完成，40-80分鐘后包覆完成，靜置1-2小時(shí)，使得陶瓷粉體與鍍液分離，清洗后，放入溫度為80-100℃烘干箱中烘干處10-14小時(shí)后，轉(zhuǎn)入溫度為180-220℃烘干箱中處理1-2小時(shí)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的簡(jiǎn)化預(yù)處理的化學(xué)鍍金屬包覆碳化物粉體的制備方法， 其特征在于，所述陶瓷粉體為碳化鉻陶瓷粉體和碳化鎢陶瓷粉體。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的簡(jiǎn)化預(yù)處理的化學(xué)鍍金屬包覆碳化物粉體的制備方法， 其特征在于，所述第一刻蝕液組分為40-60ml/L質(zhì)量百分比濃度為40%的氫氟酸 和10-12g/L氟化鉸；第二刻蝕液組分為80-100ml/L質(zhì)量百分比濃度為40%的氫 氟酸和200-280ml/L質(zhì)量百分比濃度為65%的濃硝酸。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的簡(jiǎn)化預(yù)處理的化學(xué)鍍金屬包覆碳化物粉體的制備方法， 其特征在于，所述步驟(4)中，所述鍍液的組分如下主鹽硫酸鎳 20-30g/L,還原劑次亞磷酸鈉 22-30g/L， 絡(luò)合劑檸檬酸鈉、25%濃度的氨水 35-50g/L，穩(wěn)定劑硼酸 20-28g/L， pH值調(diào)節(jié)劑氫氧化鈉 5-20g/L。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種簡(jiǎn)化預(yù)處理的化學(xué)鍍金屬包覆碳化物粉體的制備方法，該方法將陶瓷粉體加入到常規(guī)堿性化學(xué)脫脂浴中進(jìn)行化學(xué)除油后，依次進(jìn)行熱水和冷水清洗；然后在室溫下，放入超聲波中進(jìn)行刻蝕處理；烘干后放入鍍液中包覆，包覆后清洗烘干。與一般的化學(xué)鍍金屬包覆陶瓷粉體相比，本發(fā)明不需要采用貴金屬敏化和活化預(yù)處理，經(jīng)過刻蝕處理后，直接在較低溫下超聲波輔助進(jìn)行化學(xué)鍍鎳包覆陶瓷粉體，所制備的包覆粉體均勻性和致密性良好，金屬與陶瓷顆粒結(jié)合良好，所得的包覆鎳元素在整個(gè)包覆陶瓷復(fù)合粉體中原子比含量達(dá)到15-25％，得到的金屬顆粒尺寸為200-300nm。
文檔編號(hào)C23C18/18GK101403110SQ20081012227
公開日2009年4月8日 申請(qǐng)日期2008年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月17日
發(fā)明者佳 俞, 流 朱, 娟 羅, 羅來馬, 劍 酈 申請(qǐng)人:浙江大學(xué);臺(tái)州學(xué)院