[发明专利]一种制备Al2O3颗粒增强Ni‑P复合材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属基陶瓷复合材料制备技术领域，特别涉及一种制备具有层状互联结构的Al₂O₃颗粒增强Ni-P复合材料的方法。

背景技术

颗粒增强金属基复合材料具有金属与非金属的综合性能，其具有优良的强韧性、耐磨性、耐热性、导电导热性及耐候性能等，且比强度、比模量及耐热性超过基体金属，能够满足轻质、高强、耐磨等特殊使用要求。技术上，目前已发展的铝基、镁基、钛基、铜基、镍基等颗粒增强金属基复合材料的制备方法有：粉末冶金法、叠层复合法、多层喷射沉积法、搅拌铸造法、挤压铸造法、原位合成法、多孔陶瓷骨架熔渗法等。国内外对于颗粒增强金属基复合材料的研究热点主要集中在新合金的研制、制备方法的改进、致密方法的优化、复合结构设计等。本发明提供一种制备Al₂O₃颗粒增强Ni-P复合材料的新方法，获得具有三维网络互联复合结构的Al₂O₃/Ni-P复合材料。

发明内容

本发明的目的是：提供一种制备Al₂O₃颗粒增强Ni-P复合材料的新方法，获得具有三维网络互联复合结构的Al₂O₃/Ni-P复合材料，降低材料制备成本并利用复合结构特点提升材料的性能和可靠性。本发明的技术设想原理是：将氧化还原反应产物Ni-P合金贯穿入具有层状互联结构的Al₂O₃骨架中，获得具有三维网络互联复合结构的Al₂O₃/Ni-P复合材料。基于上述原理，实现本发明的技术方案是：

(a) 将纳米Al₂O₃按设计体积比与水混合，并加入适量分散剂和冷冻调节剂，球磨12小时获得用于冷冻铸造的浆料，浆料中Al₂O₃的体积百分含量为5%—30%；

(b) 将浆料真空除气泡后灌入聚四氟乙烯管状模具，管状模具底部采用导热率高的铜合金或铍铝合金底座；

(c) 对浆料实施冷冻，获得冷冻体，浆料的冷冻温度范围为-5℃—-196℃；

(d) 利用干燥机冷冻体进行干燥，获得多孔层状互联预制体；

(e) 将预制体在电阻炉中烧结1小时，预制体的烧结温度为1000℃—1600℃；

(f) 将预制体预制体活化，并置入配置好的碱性化学镀液中施镀Ni-P合金，施镀温度为70℃—90℃；

本发明的主要创造性在于：充分利用冷冻铸造法与化学施镀方法低温制备的特点，获得具有层状互联结构的Al₂O₃颗粒增强Ni-P复合材料，同时由于该方法在具体实施过程中可以通过模具设计、冷冻速率的调整等实现结构调控，因而，易于实现可调控的三维网络金属/陶瓷复合结构。

与现有技术相比本发明的主要优点如下：

使用该方法制备Al₂O₃颗粒增强Ni-P合金的层状互联结构复合材料具有设备要求简单、制备温度低、复合结构可调控等多方面的技术经济优势，从制备方法上降低了制备成本。

具体实施方式

实施实例1：

(a) 将粒度为50-150nm的Al₂O₃粉末按体积比为10%与纯水混合，并加入少量的甘油与聚丙烯酸，球磨12小时；

(b) 将球磨后的浆料置入真空烘箱除气泡15分钟后灌入聚四氟乙烯管状模具，管状模具底部用铜合金底座；

(c) 用液氮对浆料实施冷冻15分钟；

(d) 将冷冻体置入干燥机干燥36小时，干燥机温度设为-70℃，真空度为10Pa；

(e) 将干燥后的预制体在电阻炉中烧结1小时，烧结温度为1200℃；

(f) 将预制体浸入磺基水杨酸(25g/l)+氟化氢氨(30g/l)活化溶液中活化5分钟，然后放入配置好的碱性化学镀液中施镀，施镀温度为90℃；

经过扫描电镜形貌观察和能谱分析表明：Al₂O₃颗粒增强Ni-P合金复合材料呈层状互联复合结构，Ni-P合金填满氧化铝预制体骨架的层间隙和颗粒间隙。

实施实例2：