[发明专利]一种碳化硅陶瓷表面处理方法

说明书

本发明属于材料表面处理技术。采用表面控制腐蚀和表面偶联相结合的方法，以相对温和的条件实现碳化硅陶瓷的表面控制腐蚀，改善碳化硅陶瓷与有机体系的界面粘结性能。本发明涉及的碳化硅陶瓷表面处理方法，包括预处理、表面处理和后处理过程，采用重铬酸钾水溶液、重铬酸钾与氢氧化钾混合水溶液、铁氰化钾与氢氧化钾混合水溶液中的一种或其组合体系作为表面腐蚀液，质量浓度介于5%～50%之间，室温浸泡2～8小时。该处理方法显著改善碳化硅陶瓷的表面润湿性，提高碳化硅陶瓷/纤维增强树脂基复合材料的界面粘结强度，操作简单，易于控制。适用于碳化硅陶瓷与有机体系粘结面的处理，特别适用于碳化硅陶瓷/纤维增强树脂基复合材料加工技术领域。

技术领域

本发明属于材料技术领域，涉及表面处理技术，特别涉及陶瓷表面处理技术。

背景技术

碳化硅陶瓷具有硬度高、密度低、高温强度高、抗氧化性强、耐磨损、热稳定性好和耐化学腐蚀性强等优良特性，碳化硅陶瓷/纤维增强树脂基复合材料具有轻质、抗冲击性好等特点，是公共安全领域广泛应用的特种防护材料。由于碳化硅陶瓷表面光滑，其本身的强共价键导致陶瓷表面惰性大，使得陶瓷与纤维增强树脂基复合材料界面粘结强度较低，影响了碳化硅陶瓷/纤维增强树脂基复合材料的抗弹性能。

“陶瓷/树脂/纤维超混杂复合材料的界面控制”（邱军，曹小明，田冲，等，材料研究学报，2004年第18卷第4期，392-398页），对泡沫碳化硅陶瓷骨架进行偶联剂处理，然后加入一定比例的改性酚醛树脂和短切纤维，采用模压法成型复合材料。结果表明，偶联剂处理使纤维与树脂基体的粘结强度增加，从而提高复合材料的弯曲强度。

“碳化硅陶瓷复合装甲的制备与研究”（童鹤，南京理工大学硕士学位论文，2012），对碳化硅陶瓷进行手动喷砂与硅烷偶联剂处理相结合的处理工艺，制备陶瓷/树脂/纤维复合材料，得到了较好的界面粘接强度。

对陶瓷进行表面腐蚀也是提高复合材料界面粘结性能的一种方法。“三种陶瓷酸蚀剂对Cerinate瓷和树脂粘结强度的影响”（张震芳，陈吉华，沈丽娟，等，临床口腔医学杂志2005年第21卷第2期，110-111页）报道了采用不同酸蚀剂对陶瓷腐蚀处理，以提高Cerinate瓷和树脂界面粘结强度的方法。

碳化硅陶瓷耐腐蚀性好，常规腐蚀液的腐蚀效果并不理想。在对碳化硅陶瓷显微结构的研究中，一般采用强酸、高温熔盐等处理工艺，但该方法造成陶瓷性能的明显下降，不适合用作碳化硅陶瓷/纤维增强树脂基复合材料。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种碳化硅陶瓷表面处理方法，提高碳化硅陶瓷与纤维增强树脂基复合材料的界面粘结性能。

本发明的目的是这样实现的：采用表面控制腐蚀和表面偶联相结合的处理方法，以相对“温和”的腐蚀液和对腐蚀条件的精确控制实现碳化硅陶瓷的表面控制腐蚀，通过采用两性金属钾盐水性体系对陶瓷表面控制腐蚀，增加碳化硅陶瓷表面粗糙度和比表面积，同时降低对陶瓷本体强度的损伤，通过表面偶联调整陶瓷表面极性，改善与有机体系的界面粘结性能。

本发明涉及的碳化硅陶瓷表面处理方法，包括预处理、表面处理和后处理过程，其特征在于：表面处理包括表面控制腐蚀和表面偶联；表面控制腐蚀采用重铬酸钾水溶液、重铬酸钾与氢氧化钾混合水溶液、铁氰化钾与氢氧化钾混合水溶液中的一种或其组合体系作为表面腐蚀液，质量浓度介于5%～50%之间，室温浸泡2小时～8小时。

本发明涉及的碳化硅陶瓷表面处理方法，包括预处理、表面处理和后处理过程，其特征在于：重铬酸钾水溶液质量浓度为5%～20%。

本发明涉及的碳化硅陶瓷表面处理方法，包括预处理、表面处理和后处理过程，其特征在于：重铬酸钾与氢氧化钾混合水溶液质量浓度为5%～40%。

本发明涉及的碳化硅陶瓷表面处理方法，包括预处理、表面处理和后处理过程，其特征在于：铁氰化钾与氢氧化钾混合水溶液质量浓度为10%～50%。