[发明专利]一种增加单晶蓝宝石晶须与金属复合浸润性的方法

说明书

技术领域

本发明属于复合材料领域，具体涉及一种增加单晶蓝宝石晶须与金属复合浸润性的方法。

背景技术

单晶蓝宝石晶须(Single crystal sapphire Whisker，亦称单晶蓝宝石纤维)是一种具有一定长径比的单晶氧化铝晶须，它的制备方法和用途与半导体衬底蓝宝石晶圆材料完全不同。单晶蓝宝石晶须是一种新型的具有很高综合性能的无机材料，因其具有高熔点、高强度、高耐磨量和高耐腐蚀性，成为第三代先进复合材料的最佳选择。

单晶蓝宝石晶须适合作为陶瓷、金属、塑料及橡胶的增强组元。在金属中加入单晶蓝宝石晶须后，可以显著提高制品的弯曲弹性模量、抗拉强度、尺寸稳定性和热畸变温度。是令人注目的航空航天用高温材料，可用作飞机涡轮发动机和火箭发动机热区和超音速飞机的表面材料。无机晶须加入金属材料后，可以提高金属材料的各项性能，应用于镁合金时，还可以减少镁合金用作发动机材料的宏观缺陷，另外，晶须在合金过滤器、压缩机叶片和航空等方面的应用也十分广泛(戴静，王敏，张金才.硼酸铝晶须在复合材料中的应用[J]化工矿物与加工，2005，(10):36-38)。

单晶蓝宝石晶须比表面积大，但是模量高，表面光滑，导致和金属粘附性和反应性变差，界面粘接强度下降。界面粘接强度是随浸润性的增加而增加的，但由于单晶蓝宝石晶须与金属复合时具有浸润性不好的弱点。与金属复合时，增大了孔隙率和缺陷的形成机率，不利于提高单晶蓝宝石晶须增强金属基复合材料的性能。改善增强体与金属基体之间的浸润性，控制界面反应，形成理想的界面结构是金属基复合材料的关键，增强体表面改性处理可以有效改善增强体与基体浸润性和防止界面反应。

发明内容

本发明的目的在于提供一种增加单晶蓝宝石晶须与金属复合浸润性的方法，本发明可以有效提高单晶蓝宝石晶须与金属复合的浸润性。

为实现以上目的，本发明的技术方案为：

一种增加单晶蓝宝石晶须与金属复合浸润性的方法，包括：a、称取氯化亚锡结晶，将氯化亚锡结晶溶解在无水乙醇中，形成混合溶液A；b、称取单晶蓝宝石晶须，将单晶蓝宝石晶须加入混合溶液A中，超声分散10～15min使其在分散均匀，形成混合液B；c、将银盐放在洗净试管中，加入氢氧化钠溶液，然后逐滴加入稀氨水，边滴边振荡，直到沉淀恰好完全溶解为止，形成混合液C；d、将混合溶液B加入到混合溶液C中，同时滴加含有还原剂溶液，滴加完后在50-80℃下搅拌1～30小时；e、将反应后的混合液过滤，洗涤，干燥后即可得到表面含有银包覆的单晶蓝宝石晶须。

所述步骤a中氯化亚锡结晶和无水乙醇的质量比为0.01～1:10。

步骤b中氯化亚锡结晶与单晶蓝宝石晶须的质量比为0.01:1～10。

步骤c中所加氢氧化钠溶液的质量分数为2％-20％，稀氨水质量分数为1％-10％，氢氧化钠溶液与银盐的质量比为1:1～20；银盐和单晶蓝宝石晶须质量比为1：0.1～60。

步骤c中银盐可为AgNO₃、AgCl、Ag₂SO₄、AgBr的任一种及以上。

步骤c银盐和单晶蓝宝石晶须质量比为1：1～20。

所述步骤d还原剂为葡萄糖、麦芽糖、乙醛、水合肼、盐酸肼的任一种及两种及以上混合物。

所述步骤d还原剂溶液的浓度为(wt％)为10％～60％。

一种金属复合材料，包括本发明的方法制得的表面银包覆的单晶蓝宝石晶须。

本发明的有益效果是：

有益效果：

(1)本发明的增强单晶蓝宝石晶须与金属复合浸润性的方法，20.5％金属银的用量可以达到单晶蓝宝石晶须表面98.8％的包覆率，可以大大降低金属银的用量，包覆的单晶蓝宝石晶须不仅保持原有的优良性能，还具有与金属复合良好的浸润性，导电性、导热性好，使得单晶蓝宝石晶须在金属基复合材料领域得到更广泛的应用。

(2)本发明的增强单晶蓝宝石晶须与金属复合浸润性的方法，其实验过程操作简单，工艺易实现工业化，具有良好的应用前景。

(3)本发明的增强单晶蓝宝石晶须与金属复合浸润性的方法，原料便宜，来源广泛，而且具有良好的环境效益和经济效益。

附图说明：

附图1为改性后单晶蓝宝石晶须与铜的浸润角与表面银包覆率的关系示意图。

具体实施方式

通过实施例进一步详述本发明。

实施例1

(1)常温下，称取1g市售氯化亚锡结晶，将氯化亚锡结晶溶解在4ml无水乙醇中，形成混合溶液A。