一种化学镀制备Cu@ZrC核壳复相颗粒材料的方法技术

本发明专利技术公开了一种化学镀制备Cu@ZrC核壳复相颗粒材料的方法，属于粉末冶金材料制造技术领域。所述方法包括以下步骤：将ZrC粉体依次进行除油处理、粗化处理、敏化处理、活化处理、分散处理得到待镀铜ZrC粉体，然后对所述待镀铜ZrC粉体进行化学镀铜处理，得到所述Cu@ZrC核壳复相颗粒材料。本发明专利技术的方法能够有效改善ZrC陶瓷相与金属基体间的结合性，进而可作为增强体提高金属基复合材料的机械性能，为金属基复合材料MMCs的制备提供新的增强相颗粒选择。择。择。

【技术实现步骤摘要】
一种化学镀制备Cu@ZrC核壳复相颗粒材料的方法


[0001]本专利技术属于粉末冶金材料制造
，具体涉及一种化学镀制备Cu@ZrC核壳复相颗粒材料的方法。

技术介绍

[0002]金属基复合材料(MMCs)是以金属及其合金为基体，与一种或几种金属或非金属增强相人工结合成的复合材料。MMCs具有高强度、高弹性的特性，同时也兼备了耐磨、耐高温等优良性能。金属基复合材料主要分为颗粒增强金属基复合材料和纤维增强金属基复合材料，而颗粒增强金属基复合材料与纤维增强的金属基复合材料相比，在生产工艺和成本上都更具优势，而且性能更加均匀。因此，实际生产过程中多选择使用增强颗粒对金属基复合材料进行增强。ZrC是一种性能优异的高温结构陶瓷材料，具有高硬度、高强度、高耐磨性及耐高温性能，很适合作为金属基复合材料的增强相颗粒，但由于其原子扩散系数很小，很难烧结，因此与基体金属的结合较差，限制了其应用。因此，对ZrC进行改性处理，提高ZrC颗粒的分散性及与基体金属的结合性十分必要。

技术实现思路

[0003]为解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术的目的是提供一种化学镀制备Cu@ZrC核壳复相颗粒材料的方法，通过化学镀在亚微米级ZrC粉体表面均匀镀铜得到Cu@ZrC核壳复相颗粒，有效改善ZrC陶瓷相与金属基体间的结合性。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供如下的技术方案：
[0005]本专利技术的技术方案之一，一种化学镀制备Cu@ZrC核壳复相颗粒材料的方法，包括以下步骤：将ZrC粉体依次进行除油处理、粗化处理、敏化处理、活化处理、分散处理得到待镀铜ZrC粉体，然后对所述待镀铜ZrC粉体进行化学镀铜处理，得到所述Cu@ZrC核壳复相颗粒材料。
[0006]进一步地，所述ZrC粉体为亚微米级ZrC粉体。
[0007]进一步地，所述除油处理的具体操作为：将ZrC粉体在NaOH溶液中浸泡，过滤，清洗，烘干。
[0008]进一步地，所述NaOH溶液的浓度为15vol.％。
[0009]进一步地，所述除油处理中的烘干温度为50℃，时间为10h。
[0010]进一步地，所述粗化处理的具体操作为：将除油处理后的ZrC粉体在HNO3溶液中超声处理，过滤，清洗，烘干，所述HNO3溶液的浓度为40vol.％。
[0011]进一步地，所述粗化处理中烘干的温度为50℃，时间为10h。
[0012]进一步地，所述敏化处理的具体操作为：将粗化处理后的ZrC粉体在敏化溶液中超声处理，清洗，过滤，所述敏化溶液为SnCl2和HCl的混合溶液。
[0013]进一步地，所述敏化溶液中SnCl2的浓度为20g/L，HCl的浓度为20g/L。
[0014]进一步地，所述活化处理的具体操作为：将敏化处理后的ZrC粉体在AgNO3溶液中
超声处理，过滤，清洗至中性，所述AgNO3溶液的浓度为5g/L。
[0015]进一步地，所述分散处理的具体操作为：使用分散剂对活化处理后的ZrC粉体进行分散处理，得到待镀铜ZrC粉体，所述分散剂为焦磷酸钠和水玻璃的混合溶液，所述分散剂中焦磷酸钠的浓度为0.5wt.％。
[0016]进一步地，所述分散处理的具体操作为：将活化处理后的ZrC粉体加入到分散剂中，超声分散处理0.5h，所述超声分散处理的功率为40kHz。
[0017]进一步地，活化处理后的ZrC粉体与分散剂的质量体积比为1g:10ml。
[0018]进一步地，所述化学镀铜处理的具体操作为：在水中依次加入硫酸铜、络合剂、缓冲剂、催化剂，得到混合溶液，调节混合溶液的pH值为11，然后依次加入待镀铜ZrC粉体和还原剂，得到化学镀铜反应体系，所述化学镀铜反应体系在60℃的温度条件下反应，反应结束后过滤，清洗，干燥，得到所述Cu@ZrC核壳复相颗粒材料。
[0019]进一步地，所述络合剂为柠檬酸三钠，所述缓冲剂为硼酸，所述催化剂为六水合氯化镍，所述还原剂为次亚磷酸钠，按质量比计，硫酸铜：待镀铜ZrC粉体：次亚磷酸钠＝40:20:15；整个反应过程中将化学镀铜反应体系的pH值维持在10.5
‑
11.5。
[0020]进一步地，按质量比计，硫酸铜：柠檬酸三钠：硼酸：六水合氯化镍：待镀铜ZrC粉体：次亚磷酸钠＝40:258:15:23.8:20:15。
[0021]进一步地，所述硫酸铜与水的质量体积比为40g:300～700ml。
[0022]化学镀铜的反应原理为：
[0023][0024]化学镀铜反应比较剧烈，在反应的同时溶液的pH值逐渐下降，体系中氢氧根离子逐渐减少，导致化学镀铜反应因缺少氢氧根离子而速率减慢，甚至不能进行，因此需不断添加氢氧化钠溶液调节pH值，使镀液的pH值保持在11左右。
[0025]进一步地，所述反应的时间为1～4h。
[0026]本专利技术的技术方案之二，一种根据上述化学镀制备Cu@ZrC核壳复相颗粒材料的方法制备得到的Cu@ZrC核壳复相颗粒材料。
[0027]进一步地，所述Cu@ZrC核壳复相颗粒材料的内核为ZrC颗粒，外壳为Cu层。
[0028]本专利技术的技术方案之三，一种上述化学镀制备Cu@ZrC核壳复相颗粒材料在金属基复合材料中的应用。
[0029]进一步地，所述化学镀制备Cu@ZrC核壳复相颗粒材料作为所述金属基复合材料的增强体，在所述金属基复合材料中的添加量为金属基复合材料的20vol.％，所述Cu@ZrC核壳复相颗粒材料中碳化锆与铜金属的体积比为1:2。
[0030]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0031](1)本专利技术通过除油处理、粗化处理、敏化处理、活化处理、分散处理、化学镀铜处理，在ZrC粉体表面均匀镀铜制备得到了Cu@ZrC核壳复相颗粒，除油处理和粗化处理可以除去ZrC粉体表面的油污等杂质，提高ZrC粉体的比表面积和粗糙度，从而提高镀铜层在ZrC粉体上的附着力，敏化处理、活化处理、分散处理可以防止ZrC粉体团聚，提高镀铜层的均匀性和质量，各步骤协同配合，制备出高分散性、高均匀性的Cu@ZrC核壳复相颗粒增强材料。本专利技术的方法能够有效改善ZrC陶瓷相与金属基体间的结合性，进而可作为增强体提高金属基复合材料的机械性能，为金属基复合材料MMCs的制备提供新的增强相颗粒选择。
[0032](2)MMCs的优异性能除主要取决于各组分的结构和性能外，在很大程度上还受到界面状态特征的影响。为了得到性能优异且能满足各种需求的金属基复合材料，需要一个合适的界面，使增强体和基体之间具有良好的物理化学和力学上的相容性。本专利技术通过将铜涂覆在增强颗粒表面对其进行改性制成核壳复合粒子，可以改善ZrC陶瓷颗粒增强体与基体间的界面润湿性以及化学相容性，实现不同相微粒之间的均匀分散，充分发挥不同相粒子的优异特性。
[0033](3)本专利技术采用化学镀的方式在ZrC陶瓷颗粒表面镀铜，与电镀相比，化学镀不需要外加电源，利用溶液中的还原剂将金属离子还原为金属并沉本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种化学镀制备Cu@ZrC核壳复相颗粒材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：将ZrC粉体依次进行除油处理、粗化处理、敏化处理、活化处理、分散处理得到待镀铜ZrC粉体，然后对所述待镀铜ZrC粉体进行化学镀铜处理，得到所述Cu@ZrC核壳复相颗粒材料。2.根据权利要求1所述的化学镀制备Cu@ZrC核壳复相颗粒材料的方法，其特征在于，所述除油处理的具体操作为：将ZrC粉体在NaOH溶液中浸泡，过滤，清洗，烘干；所述粗化处理的具体操作为：将除油处理后的ZrC粉体在HNO3溶液中超声处理，过滤，清洗，烘干，所述HNO3溶液的浓度为40vol.％。3.根据权利要求1所述的化学镀制备Cu@ZrC核壳复相颗粒材料的方法，其特征在于，所述敏化处理的具体操作为：将粗化处理后的ZrC粉体在敏化溶液中超声处理，清洗，过滤；所述敏化溶液为SnCl2和HCl的混合溶液。4.根据权利要求3所述的化学镀制备Cu@ZrC核壳复相颗粒材料的方法，其特征在于，所述敏化溶液中SnCl2的浓度为20g/L，HCl的浓度为20g/L。5.根据权利要求1所述的化学镀制备Cu@ZrC核壳复相颗粒材料的方法，其特征在于，所述活化处理的具体操作为：将敏化处理后的ZrC粉体在AgNO3溶液中超声处理，过滤，清洗至中性，所述AgNO3溶液的浓度为5g/L。6.根据权利要求1所述的化学镀制备C...

【专利技术属性】
技术研发人员：王坤，熊宇哲，张翼，燕希强，
申请(专利权)人：佛山科学技术学院，
类型：发明
国别省市：