[发明专利]一种核壳结构铁包覆陶瓷复合粉体的制备方法

说明书

本发明公开了一种核壳结构铁包覆陶瓷复合粉体的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：1)选取陶瓷颗粒，置于流化床中，以氢气和氩气的混合流化气通过流化床，使陶瓷颗粒处于流化状态；2)加热处于流化状态的陶瓷颗粒；3)加热铁前驱体，以氩气为载气，夹带铁前驱体蒸气进入流化床反应段区域；4)化学气相沉积反应在流化床中反应段区域进行；5)反应完毕后，以氩气保护冷却至室温，得到核壳结构铁包覆陶瓷复合粉体。本发明所述复合粉体具有产品纯净、无杂质污染、铁包覆层与陶瓷基体间结合力强、铁在粉体表面分布均匀、含量可控等优点。本发明所述复合粉体的制备方法的优点在于工艺过程简单，反应条件温和，便于规模化及连续生产。

技术领域

本发明属于金属陶瓷复合材料领域，具体涉及一种核壳结构铁包覆陶瓷复合粉体材料的制备方法。

背景技术

陶瓷材料由于其具有优良的强度、热硬度、化学稳定性、抗磨损及抗氧化性能 等许多优点，在切削、成型加工及抗磨涂层等许多方面有着广阔的应用前景。但由 于陶瓷材料存在韧性较差、难以直接压制成型等问题，采用金属元素添加对其改性 成为目前一个重要的手段。研究表明(Alireza Jam,Leila Nikzad,Mansour Razavi, TiC-based cermetprepared by high-energy ball-milling and reactive spark plasma sintering,Ceramics International,2017,43:2448-2455)，由于铁具有优良的断裂韧性及 相容性，无毒、来源广泛、价格低廉等特点，非常适合作为金属陶瓷复合材料的粘 结增强相。目前制备铁增强金属陶瓷复合材料的主要方法有机械合金化法、铸造法 及自蔓延高温合成法等，但这些方法存在以下一些问题：机械合金化法难以达到铁 与陶瓷均匀混合效果，且由于陶瓷材料硬度较高，磨损较严重，容易对产物造成污 染；铸造法容易形成气孔、夹杂，界面易发生反应，对铁与陶瓷基体表面的润湿性 要求较高，且由于铁与陶瓷材料存在密度差异，容易造成偏析现象；自蔓延高温合 成法制得的复合粉体则存在元素分布不均匀，易团聚，能耗较高等问题。

制备核壳结构型铁包覆陶瓷复合材料是一种可以获得两相良好均匀性的方法。目前最常见的在陶瓷粉体表面涂覆金属的方法是化学镀(CN105195737B、 CN1769525A、CN103451634A、CN106756903A)和电镀(CN103498156A)。传统 的化学镀法和电镀法工艺过程复杂，陶瓷颗粒需经复杂的粗化、活化、敏化等预处 理过程，价格昂贵；且易引入杂质盐；放大生产过程搅拌均匀性变化，导致包覆不 均匀甚至出现大量自成核金属；反应过程产生大量有毒有害废液，易造成污染环境。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于，提供了一种核壳结构铁包覆陶瓷复合 粉体的制备方法，该制备方法以金属陶瓷复合材料的粉体原料作为切入点，本方法 合成的铁包覆陶瓷复合粉体具有铁在粉体表面分布均匀、含量可控、铁包覆层与陶 瓷基体间结合力强、产品纯净、无杂质污染等优点。本发明可用作制备铁增强陶瓷 复合材料的粉体原料。

为达到上述目的，本发明是通过如下技术方案实现的：

一种核壳结构铁包覆陶瓷复合粉体的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

1)选取陶瓷颗粒，置于流化床中，以氢气和氩气的混合流化气通过流化床，使 陶瓷颗粒处于流化状态；

2)加热处于流化状态的陶瓷颗粒；

3)加热铁前驱体，以氩气为载气，夹带铁前驱体蒸气进入流化床反应段区域；

4)化学气相沉积反应在流化床中反应段区域进行；

5)反应完毕后，以氩气保护冷却至室温，得到核壳结构铁包覆陶瓷复合粉体。

本发明提供的一种核壳结构铁包覆陶瓷复合粉体，具有核壳结构，金属铁均匀 包覆在陶瓷颗粒表面。