一种镍包覆六方氮化硼复合粉体的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种镍包覆六方氮化硼复合粉体的制备方法，该方法包括：将h‑BN粉体加入敏化液中，超声条件下进行敏化；将敏化后的h‑BN粉体加入活化液中，超声条件下活化处理，分离、干燥得到活化的h‑BN粉体；将活化后的h‑BN粉体加入pH值为11‑12的化学镀液中，恒温水浴施镀；清洗、干燥后得到h‑BN@Ni复合粉体。本发明专利技术制备的h‑BN@Ni复合粉体包覆效果好，分散性好，添加应用到金属基和陶瓷基固体自润滑复合材料中，可使固体自润滑复合材料的抗弯强度、硬度和断裂韧性同时得以提高。本发明专利技术方法的设备简单，操作简便，安全性高，成本低。

Preparation method of nickel coated six party boron nitride composite powder

The invention relates to a preparation method of nickel coated six boron nitride composite powder, the method includes: the H BN powder into the sensitizing solution, sensitized under ultrasonic condition; the H BN powder added after sensitization activation solution, activated under ultrasonic condition, separation and drying h BN powder activated; H BN powder activated after adding pH value for 12 of the 11 chemical plating solution, plating cleaning, constant temperature water bath; after drying h BN@Ni composite powder. H BN@Ni composite powder prepared by the invention has good coating effect, good dispersibility, add is applied to metal matrix and ceramic matrix solid self-lubricating composite material, the solid self bending strength, hardness and fracture toughness of composites can be improved and lubrication. The method of the invention has the advantages of simple equipment, easy operation, high safety and low cost.

【技术实现步骤摘要】
一种镍包覆六方氮化硼复合粉体的制备方法
本专利技术涉及一种镍包覆六方氮化硼复合粉体的制备方法，属于固体自润滑复合材料

技术介绍
六方氮化硼(h-BN)有“白色石墨”之称，具有类似石墨的层状结构，并且有良好的润滑性、导热性和耐化学腐蚀性，在900℃性能仍然稳定，是一种优良的高温固体润滑剂，广泛应用于金属基固体自润滑复合材料和陶瓷基固体自润滑复合材料。直接添加六方氮化硼对固体自润滑复合材料的力学性能有很大负面影响，限制了其应用范围。(1)对于直接添加六方氮化硼的金属基固体自润滑复合材料，一方面，六方氮化硼与金属基体的润湿性差，两者的界面结合强度低，对金属基体有较强的割裂作用。另一方面，由于六方氮化硼的密度比金属基体小很多，在混料的过程中不可避免地出现偏析。两方面导致复合材料的机械强度降低，影响其摩擦磨损性能。(2)对于直接添加六方氮化硼的陶瓷基固体自润滑复合材料，由于六方氮化硼是一种软性材料，其硬度和强度都明显低于陶瓷基体，直接添加会导致复合材料的力学性能有较大幅度降低。此外，由于六方氮化硼是一种共价键化合物，在高温下的固相扩散系数低，因此难以烧结。有文献指出片状的六方氮化硼交叉堆砌形成的卡片房式结构阻碍含六方氮化硼的复合陶瓷致密化，导致材料烧结性差，力学性能低。参见硅酸盐学报，1998，26(2)：265-269。针对直接添加六方氮化硼的固体自润滑复合材料的力学性能较低的缺陷，研究发现通过添加包覆型六方氮化硼复合粉体制备固体自润滑复合材料可以在一定程度上弥补上述技术缺陷。现有的包覆型六方氮化硼复合粉体的制备方法，主要有陶瓷包覆h-BN和金属陶瓷h-BN。其中陶瓷包覆h-BN主要涉及氧化铝包覆六方氮化硼、纳米二氧化硅包覆六方氮化硼。例如，中国专利文件CN104974817A公开了一种利用正硅酸乙酯的水解与缩合反应制备球形纳米二氧化硅包覆六方氮化硼复合粉体的方法；CN104892003A公开了一种利用非均相成核与真空煅烧制备氧化铝包覆六方氮化硼复合粉末的方法。上述技术成功制备了陶瓷包覆六方氮化硼复合粉体，然而其不足之处在于：(1)对于金属基固体自润滑复合材料，陶瓷包覆层与金属基体也存在润湿性较差、结合强度偏低和密度相差较多的问题，因此添加陶瓷包覆六方氮化硼复合粉体对金属基固体自润滑复合材料的力学性能及其摩擦磨损性能改善作用不大。(2)对于陶瓷基固体自润滑复合材料，一方面，陶瓷材料包覆层在烧结过程中不能或很少产生液相，对六方氮化硼的卡片房式结构的消除作用甚微，进而对所制备的复合材料致密化的促进作用较小。另一方面，由于陶瓷材料固有的低断裂韧性的特性，添加陶瓷包覆六方氮化硼主要提高复合材料的硬度和抗弯强度，对其断裂韧性的改善作用较小。与添加陶瓷包覆h-BN相比，添加金属包覆h-BN可以较好地改善金属基和陶瓷基固体自润滑复合材料的力学性能与摩擦磨损性能。中国专利文件CN101214549A公开了一种利用水热氢还原制备镍包氮化硼复合粉体的方法。该方法是将六方氮化硼粉末、催化剂加入到镍盐溶液中，在高压釜内用氢气在一定温度压力下将镍还原沉积在六方氮化硼粉末表面形成复合粉末。文献(材料研究学报，2011,25(5)：509-516)报道了利用沉淀法制备镀镍h-BN粉末，该方法是将h-BN粉末加入镍盐溶液中制成悬浮液，加入沉淀剂使沉淀物包裹在h-BN粉末表面，水洗干燥后在氢气中进行高温还原，得到镀镍h-BN粉末。这两种技术都制备出了金属包覆六方氮化硼复合粉体，然而仍有不足之处：(1)水热氢还原法需在密闭的容器中进行，无法观察反应过程，不直观；设备要求高(高压釜要用耐高温高压的钢材，耐腐蚀的内衬)、技术难度大(温度压力控制严格)、成本高；需要用较高压力的氢气，安全性能较差。(2)沉淀法制备的包覆型h-BN粉末有较严重的团聚(多个h-BN粉末聚集在一起，在外面包覆有一些细小的镍颗粒)，影响应用其制备的固体自润滑复合材料的性能；在氢气中进行高温还原的步骤对设备要求较高，安全性能较差，成本高。
技术实现思路
为克服上述现有技术的不足，本专利技术提供一种镍包覆六方氮化硼(h-BN@Ni)复合粉体的制备方法。该复合粉体具有以h-BN为核、以Ni为壳的核壳结构，可用于制备金属基和陶瓷基固体自润滑复合材料。术语说明：h-BN@Ni：镍包覆六方氮化硼。其中，h-BN为核，Ni为壳。本专利技术采用的技术方案如下：一种镍包覆六方氮化硼(h-BN@Ni)复合粉体的制备方法，包括步骤如下：(1)将h-BN粉体加入敏化液中，超声震荡2-5min，离心分离并用无水乙醇清洗1次，然后用蒸馏水清洗1次；(2)将步骤(1)敏化后的h-BN粉体加入活化液中，超声震荡5-10min，离心分离并用无水乙醇清洗3-5次，在真空干燥箱中40-60℃下干燥7-10h,得到活化的h-BN粉体；(3)将活化后的h-BN粉体加入化学镀液中，化学镀液pH值为11-12，在70-85℃的恒温水浴中施镀；在施镀过程中保持超声震荡并随时滴加pH值调节剂使化学镀液的pH值保持为11-12；施镀完毕后，分离出固态颗粒并用蒸馏水清洗至中性，再用无水乙醇清洗2-3次，然后在真空干燥箱中40-60℃下干燥7-10h，得到h-BN@Ni复合粉体。根据本专利技术优选的，步骤(1)中所述的敏化液的组分为：二水氯化亚锡(SnCl2·2H2O)20-30g/L、余量为无水乙醇。进一步优选的，步骤(1)中敏化液的配制步骤为：按比例称取SnCl2·2H2O，加入适量无水乙醇中，搅拌溶解后加无水乙醇至敏化液总体积。根据本专利技术优选的，步骤(1)中所述h-BN敏化时，按每升敏化液计，h-BN粉体的加入量为10-20g/L。根据本专利技术优选的，步骤(2)中所述的活化液的组分为：氯化钯(PdCl2)0.5-1g/L、质量分数35-37％的浓盐酸10-20mL/L、余量为蒸馏水。进一步优选的，步骤(2)中活化液的配制步骤为：按比例称取PdCl2，加入按比例量取的浓盐酸中，搅拌溶解后加蒸馏水至活化液总体积。根据本专利技术优选的，步骤(2)中所述h-BN活化时，按每升活化液计，h-BN粉体的加入量为10-20g/L。根据本专利技术优选的，步骤(3)中所述的化学镀液的组分为：六水硫酸镍(NiSO4·6H2O)20-30g/L、二水柠檬酸钠(Na3C6H5O7·2H2O)50-70g/L、硼酸(H3BO3)30-40g/L、质量分数50-80％的水合肼(N2H4·H2O)50-100mL/L、适量pH值调节剂使化学镀液pH值为11-12、余量为蒸馏水。根据本专利技术优选的，步骤(3)中所述的pH值调节剂为60-80g/L的NaOH溶液。步骤(3)中所述的化学镀液中的pH值调节剂为60-80g/L的NaOH溶液。进一步优选的，步骤(3)中化学镀液的配制步骤如下：①按比例称取NaOH，加入适量蒸馏水中，搅拌溶解并加蒸馏水至所需体积，配成60-80g/L的NaOH溶液，即pH值调节剂。②按比例称取NiSO4·6H2O、Na3C6H5O7·2H2O和H3BO3，分别加入适量蒸馏水中，在30-40℃的水浴中搅拌使之溶解，分别得到澄清溶液。③将NiSO4·6H2O溶液缓慢加入Na3C6H5O7·2H2O溶液中，边加边搅拌，得到溶液A。④将H3BO3溶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种镍包覆六方氮化硼(h‑BN@Ni)复合粉体的制备方法，包括步骤如下：(1)将h‑BN粉体加入敏化液中，超声震荡2‑5min，离心分离并用无水乙醇清洗1次，然后用蒸馏水清洗1次；(2)将步骤(1)敏化后的h‑BN粉体加入活化液中，超声震荡5‑10min，离心分离并用无水乙醇清洗3‑5次，在真空干燥箱中40‑60℃下干燥7‑10h,得到活化的h‑BN粉体；(3)将活化后的h‑BN粉体加入化学镀液中，化学镀液pH值为11‑12，在70‑85℃的恒温水浴中施镀；在施镀过程中保持超声震荡并随时滴加pH值调节剂使化学镀液的pH值保持为11‑12；施镀完毕后，分离出固态颗粒并用蒸馏水清洗至中性，再用无水乙醇清洗2‑3次，然后在真空干燥箱中40‑60℃下干燥7‑10h，得到h‑BN@Ni复合粉体。

【技术特征摘要】
1.一种镍包覆六方氮化硼(h-BN@Ni)复合粉体的制备方法，包括步骤如下：(1)将h-BN粉体加入敏化液中，超声震荡2-5min，离心分离并用无水乙醇清洗1次，然后用蒸馏水清洗1次；(2)将步骤(1)敏化后的h-BN粉体加入活化液中，超声震荡5-10min，离心分离并用无水乙醇清洗3-5次，在真空干燥箱中40-60℃下干燥7-10h,得到活化的h-BN粉体；(3)将活化后的h-BN粉体加入化学镀液中，化学镀液pH值为11-12，在70-85℃的恒温水浴中施镀；在施镀过程中保持超声震荡并随时滴加pH值调节剂使化学镀液的pH值保持为11-12；施镀完毕后，分离出固态颗粒并用蒸馏水清洗至中性，再用无水乙醇清洗2-3次，然后在真空干燥箱中40-60℃下干燥7-10h，得到h-BN@Ni复合粉体。2.如权利要求1所述的镍包覆六方氮化硼复合粉体的制备方法，其特征在于步骤(1)中所述的敏化液的组分为：二水氯化亚锡(SnCl2·2H2O)20-30g/L、余量为无水乙醇。3.如权利要求1所述的镍包覆六方氮化硼复合粉体的制备方法，其特征在于步骤(1)中所述h-BN敏化时，按每升敏化液计，h-BN粉体的加入量为10-20g/L。4.如权利要求1所述的镍包覆六方氮化硼复合粉体的制备方法，其特征在于步骤(2)中所述的活化液的组分为：氯化钯(PdCl2)0.5-1g/L、质量分数35-37％的浓盐酸10-20mL/L、余量为蒸馏水。5.如权利要求1所述的镍包覆六方氮化硼复合粉体的制备方法，其特征在于步骤(2)中所述h-BN活化时，按每升活化液计，h-BN粉体的加入量为10-20g/L。6.如权利要求1所述的镍包覆...

【专利技术属性】
技术研发人员：许崇海，吴光永，陈照强，衣明东，肖光春，
申请(专利权)人：齐鲁工业大学，
类型：发明
国别省市：山东,37