[发明专利]一种BN‑SiC复合颗粒及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种陶瓷复合材料的技术领域，特别涉及一种BN包覆SiC复合颗粒及其制备方法。

背景技术

铝基复合材料是以铝及铝合金为基体，与颗粒增强体人工合成的复合材料，是具有发展潜力的金属基复合材料之一，具有比强度和比刚度高、高温性能好、更耐疲劳和更耐磨、阻尼性能好和热膨胀系数低等优点。

目前用于铝基复合材料的增强颗粒材料有SiC、Al₂O₃等。SiC陶瓷具有密度低、高温强度大、抗氧化性强、耐磨损性好、热稳定性好、热膨胀系数小、热导率大、硬度高、抗热震、耐化学腐蚀和优异的综合性能等优良特性。然而Al基体和SiC颗粒之间的界面结合不理想，SiC增强体材料与Al熔体的润湿角大于90°，金属液体很难浸入到增强材料之间，就会造成材料内部形成大量空洞缺陷，这极大的限制了SiC_p/Al复合材料的进一步应用和发展。

现有技术中通常通过添加合金元素或者物理化学清洗的方法来提高陶瓷颗粒的润湿性。合金元素包括镁、钙、钛、锆等元素，通过在液态法制备SiC/Al复合材料的过程中加入合金元素来降低铝熔体的表面张力，减少熔体的固液界面能，从而提高陶瓷颗粒的润湿性，但是合金元素的加入容易造成陶瓷颗粒的团聚现象，造成陶瓷颗粒在铝熔体中分布不均；物理化学清洗能除去颗粒表面的氧化膜和污染物，改善陶瓷颗粒与铝熔体的润湿性，但是其效果不佳。

发明内容

有鉴于此，本发明目的在于提供一种BN-SiC复合颗粒及其制备方法，在SiC颗粒表面包覆BN镀层，将包覆有BN镀层的SiC复合颗粒应用于铝基复合材料的制备，可以极大的提高SiC颗粒与铝基体的润湿性。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种BN-SiC复合颗粒，包括SiC颗粒和包覆在所述SiC颗粒外的BN镀层，所述BN镀层的厚度为0.5～20μm；

优选的SiC颗粒的粒径为0.05～700μm；

优选的BN-SiC复合颗粒的粒径为0.6～720μm；

本发明提供了一种上述方案所述复合颗粒的制备方法，采用磁控溅射法在SiC颗粒表面沉积BN镀层，得到BN-SiC复合颗粒；

优选的磁控溅射法具体包括以下步骤：

(1)将SiC颗粒装入工装，对真空腔进行抽真空；

(2)向所述抽真空后的真空腔内充入惰性气体；

(3)将SiC颗粒温度加热至300～500℃；

(4)控制超声波振动频率为(0W,350W]，样品台摆动频率为1～150次/分钟，在SiC颗粒表面磁控溅射沉积BN镀层，得到BN-SiC复合颗粒；

优选的步骤(1)中真空腔抽真空后的真空度为4×10^-4～4×10^-3Pa；

优选的步骤(2)中充入惰性气体至真空腔内气压为0.1～15Pa；

优选的步骤(4)中磁控溅射的功率为100～250W；

优选的步骤(4)中磁控溅射的时间为2～6h；

优选的磁控溅射沉积BN镀层后还包括：将BN-SiC复合颗粒保温20～60min的步骤。

本发明提供了一种BN-SiC复合颗粒，包括SiC颗粒和包覆在所述SiC颗粒外的BN镀层，所述BN镀层的厚度为0.5～20μm。本发明提供的BN-SiC复合颗粒BN镀层均匀，极大的提高了SiC颗粒与铝基体的润湿性，为SiC_p/Al复合材料的进一步应用和发展提供了基础。实验结果表明，BN包覆后的SiC颗粒与Al液的润湿角由未包覆前的105°减小到25～70°，润湿性显著提高。

本发明提供了一种BN-SiC复合颗粒的制备方法，采用磁控溅射法在SiC颗粒表面沉积BN镀层，得到BN-SiC复合颗粒。本申请提供的制备方法操作步骤简单，得到的BN镀层厚度均匀，致密性好，容易实现工业化生产。

附图说明

图1为未包覆BN镀层的SiC颗粒与铝液的润湿角图，润湿角θ＝105°；

图2为实施例1制备的SiC-BN复合颗粒与铝液的润湿角图，润湿角θ＝29°。

具体实施方式

本发明提供了一种BN-SiC复合颗粒，包括SiC颗粒和包覆在所述SiC颗粒外的BN镀层，所述BN镀层的厚度为0.5～20μm。

本发明提供的BN-SiC复合颗粒包括包括SiC颗粒。在本发明中，所述SiC颗粒的粒径优选为0.05～700μm，更优选为1～500μm，最优选为100～400μm。