[发明专利]一种核壳结构金属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金属陶瓷复合粉体的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：1)对陶瓷粉体颗粒进行催化活化处理：将陶瓷粉体颗粒置于反应器中，加热反应原料，利用载气携带反应原料蒸气进入反应器，通入氢气发生还原反应，使得催化金属沉积在陶瓷粉体颗粒表面；2)将步骤1)获得的陶瓷粉体颗粒置于水浴中的反应器，加入金属盐原料和还原剂，通过自催化反应镀上金属包覆层，获得金属陶瓷复合粉体。本发明省去了传统化学镀金属过程中的粗化、敏化以及活化过程，无需使用昂贵的氯化钯催化剂，避免了杂质钯的引入，而且在较低温度下实现金属镀覆，包覆的金属含量可控，整体包覆工艺简单，适用于大规模工业化生产。

技术领域

本发明涉及粉末冶金技术领域，具体地涉及一种核壳结构金属陶瓷复合粉体的制备方法。

背景技术

硬质合金是一般是由高硬度、高弹性模量的难熔金属硬质化合物WC、TiC等作为主相和金属Fe、Co和Ni作为粘结相，经粉末冶金工艺制成的复合材料。它既具有陶瓷的高强度、高硬度、耐磨损、耐高温、耐腐蚀、高弹性模量和化学稳定性等特性，也有较好的韧性和可塑性。因此硬质合金被广泛应用于现代工具、耐高温材料、耐磨材料、耐腐蚀材料等方面，是许多高新技术和现代工业不可或缺的材料之一，被誉为“工业的牙齿”。

由于技术工艺简单，球磨法(CN103789565B)被广泛应用于制备硬质合金复合粉体。该方法是将WC、TiC等陶瓷粉体与金属铁、钴或镍经过长时间球磨，使陶瓷粉体与金属粉体混合。然而，该方法制备得到的复合粉体存在以下几个问题：1)长时间球磨过程中会引入大量杂质，影响后续成型后性能；2)虽然经过长时间球磨，但由于金属与陶瓷粉体存在密度差异，易造成金属在陶瓷基体内分布不均匀，后续成型过程中容易造成偏析，影响硬质合金性能。

硬质合金复合粉体作为硬质合金的基本单元，其中陶瓷粉体与金属粉体的分散均匀性是硬质合金性能的重要影响因素。为了解决这一问题，通常采用的是陶瓷颗粒表面沉积金属层的方法，用来提高两相的分散性，增强两相之间界面结合力。化学镀(CN1245353C，CN105364081A，CN101403110B，CN106623908A)是一种制备复合粉体的先进方法，选用合适的还原剂使溶液中的金属离子发生氧化还原反应，选择性的在具有催化活性的表面上还原析出金属镀层。但由于陶瓷粉体表面不具有催化活性，因此在陶瓷粉体需经复杂的粗化、活化、敏化等预处理过程使陶瓷表面附着少量钯，过程复杂，每一个步骤都需要进行水洗，造成大量的水资源浪费以及污染。其中的活化过程需要使用价格昂贵的氯化钯，增加了成本，另外粉体中不可避免的引入了少量金属钯杂质。

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金属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。本方法合成的金属包覆陶瓷复合粉体具有金属在粉体表面分布均匀、含量可控、包覆层与陶瓷基体间结合力强、杂质含量低等优点。

为达到上述目的，本发明的具体技术方案如下：

本发明提供一种核壳结构金属陶瓷复合粉体的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：1)对陶瓷粉体颗粒进行催化活化处理：将陶瓷粉体颗粒置于反应器中，加热反应原料，利用载气携带反应原料蒸气进入反应器，通入氢气发生还原反应，使得催化金属沉积在陶瓷粉体颗粒表面；

2)将步骤1)获得的陶瓷粉体颗粒置于水浴中的反应器中，加入金属盐原料和还原剂，通过自催化反应镀上金属包覆层，获得金属陶瓷复合粉体。

优选地，步骤1)中陶瓷粉体颗粒包括碳化钨、碳化钛、碳化铬、碳化铌、碳化钽、碳化钒、氮化钛和氮化硅的中一种或几种，所述陶瓷粉体颗粒的粒度范围为0.1～1000μm。

优选地，步骤1)中的颗粒表面催化活化处理为在颗粒表面沉积低含量的催化金属，所述催化金属包括铁、钴和镍中的一种或几种，催化金属沉积的质量分数为0.001～1％。