[发明专利]金属基复合材料的制造方法

说明书

本发明公开了一种金属基复合材料的制造方法，包括：制备一陶瓷溶液；将多个金属粉粒加入陶瓷溶液中；经一化学合成工艺，使陶瓷溶液于金属粉粒之表面形成陶瓷镀层；以及经一热处理工艺，使陶瓷镀层成核成晶形成多个均匀分布于金属粉粒表面的陶瓷颗粒，其中该些陶瓷颗粒以离子键的键结方式结合于该些金属粉粒之表面。经由本发明所述金属基复合材料的制造方法及其所制备的金属基复合材料，具有方法过程简单、所需成本较低且分布均匀的效果。

技术领域

本发明关于一种金属基复合材料的制造方法，特别是关于一种以化学合成工艺制备的金属基复合材料的制造方法。

背景技术

金属基复合材料(metal matrix composite, MMC)结合两种不同材料的特性，借由互补彼此的缺陷来改善传统单一材料的缺点。其性质是由基底材料与强化相材料之特性来决定，基底材料主要以重量轻的金属或合金为主，添加的强化相材料则是以陶瓷材料为主。

传统制作复合材料的方法中，常见的是将陶瓷粉末以搅拌分散混入正在熔融的金属中，而此方法是陶瓷粉末利用范德华力（Van der Waals force，是一种「分子间」的作用力）附着于金属基材上形成的金属基复合材料，通过此方式制造的金属基复合材料却有其强化相材料体积分率不高，强化相粒子分布不均匀以及内部具有孔隙之缺点。

发明内容

本发明所欲解决的主要问题，在于金属基复合材料有其强化相材料(陶瓷材料)体积分率不高，强化相粒子(陶瓷颗粒)分布不均匀以及内部具有孔隙之缺点。本发明即研发一种方法过程简单，所需成本较低的低温及湿式的化学合成工艺，起始反应为分子级，经由成核成晶之过程，能制备颗粒小且分布均匀不易发生聚集现象之陶瓷颗粒，且该些陶瓷颗粒以离子键的方式键结于金属粉粒之表面。

为达成上述的目的，本发明公开了一种金属基复合材料的制造方法，包括：制备一陶瓷溶液；将多个金属粉粒加入所述陶瓷溶液中；经一化学合成工艺，使所述陶瓷溶液于所述金属粉粒之表面形成陶瓷镀层；以及经一热处理工艺，使所述陶瓷镀层成核成晶形成多个均匀分布于所述金属粉粒表面的陶瓷颗粒，其中该些陶瓷颗粒以离子键的键结方式结合于该些金属粉粒之表面。

在一实施例中，所述金属粉粒之材质可选自铝、钛、镍及不锈钢所构成之群组，且所述陶瓷颗粒之材质为二氧化钛或二氧化硅。

在一实施例中，所述化学合成工艺包括水解反应、缩合反应以及聚合反应。

而当本发明以所述金属粉粒材质为不锈钢粉粒，且所述陶瓷颗粒材质为二氧化钛时为实施例时：

在上述实施例中，所述热处理温度范围为100~1000°C、所述热处理时间范围为0.5~5hr。

在上述实施例中，所述化学合成工艺包括有特定反应温度以及特定反应时间，所述特定反应温度范围为0~40°C、所述特定反应时间范围为0.5~10hr。

在上述实施例中，所述陶瓷溶液由一钛的前驱化合物、一触媒、一界面活性剂以及一介质混合而成。

在上述实施例中，更包括一干燥烘干步骤，使所述陶瓷镀层中的所述介质去除于所述金属粉粒之表面，同时裂解移除所述金属粉粒表面之所述界面活性剂。

在上述实施例中，所述陶瓷溶液中的钛的前驱化合物浓度范围为0.1~10％wt、所述触媒浓度范围为0.1~10％wt、所述界面活性剂浓度范围为0.01~20mg/L，其余成份为所述介质。

在上述实施例中，所述钛的前驱化合物为含有钛元素之混合物，所述触媒为具有酸性或碱性之化合物、所述界面活性剂为具有亲水与疏水端的有机两性分子，所述介质为醇类溶液。