[发明专利]一种耐高温颗粒表面真空蒸镀锌的方法及装置

说明书

本发明公开一种耐高温颗粒表面真空蒸镀锌的方法及装置，属于真空蒸镀技术领域。本发明所述方法将表面粗化的耐高温颗粒与42‑52vol.％的石蜡粉均匀混合、振实，再将工业纯锌和振实的混合粉分别加入到电炉①中蒸发罐②的底部和电炉⑩中蒸镀罐中部的不锈钢网上，装炉并抽真空至5×10^‑2‑10^‑1Pa，混合粉在250‑350℃真空脱脂后冷却至室温，工业纯锌加热到720‑850℃蒸发并沉积在耐高温颗粒上，从而实现耐高温颗粒的真空蒸镀锌。本发明的技术方法，具有设备、工艺简单，成本低，产率高的特点。

技术领域

本发明涉及一种耐高温颗粒表面真空蒸镀锌的方法及装置，属于真空蒸镀技术领域。

背景技术

耐高温颗粒（SiC、Si₃N₄、Al₂O₃、金刚石等耐720℃以上高温的固态颗粒）增强铝基复合材料具有较高弹性模量和良好的综合力学性能，在航空航天、机械、汽车、电子等领域具有广阔应用前景。由于成本较低及工艺过程相对简单，熔体渗流是制备颗粒增强铝基复合材料最具竞争力的制备方法之一，但在采用熔体渗流法制备碳化硅铝基复合材料的过程中，耐高温颗粒与铝合金熔体即使在较高温度下也不润湿，例如SiC颗粒与铝合金熔体在700℃时为134°，800℃时为118°，900℃时为107°，1000℃时为99.2°，润湿性差导致熔体渗流法制备SiCp/Al复合材料过程较困难。因此，改善耐高温颗粒与铝合金熔体之间的润湿性，对熔体渗流法制备耐高温颗粒增强铝基复合材料有重要意义。

目前，耐高温颗粒与铝合金熔体的润湿性改善，主要是对耐高温颗粒进行活性金属（如Ni、Cu及Zn与Al在700℃的润湿角分别为47°、25°及21.3°，为绝对润湿）表面改性，通常采用的方法有化学镀、电镀、蒸镀等。化学镀虽然简单易行，但工艺及参数控制复杂、活化过程需采用高成本的PdCl₂、镀覆率低且对环境污染大；电镀虽然在参数控制及镀覆率方面较化学镀有所提高，但通常采用有剧毒性的氰化物，对环境产生更大的危害；真空蒸镀设备简单、工艺流程简单、成本低，产率高，但目前蒸镀技术主要用于实体表面的处理，颗粒表面蒸镀金属的方法未见相关报道。

发明内容

本发明针对目前耐高温颗粒表面改性方法的不足，提供了一种耐高温颗粒表面真空蒸镀锌的方法与装置，结合耐高温颗粒孔隙率以及蒸镀装置调控，实现镀锌耐高温颗粒的低成本、高产率及清洁高效生产。

本发明一种耐高温颗粒表面真空蒸镀锌的方法，通过石蜡粉的添加及脱脂提高耐高温颗粒的孔隙率，采用专用的真空蒸镀装置，将工业纯锌真空蒸镀在耐高温颗粒上。具有工艺流程简单、成本低，产率高，可实现镀锌耐高温颗粒清洁高效生产的特点，具体包括以下步骤：

（1）耐高温颗粒表面粗化处理：将耐高温颗粒用10%NaOH溶液除油并用去离子水水洗后，用0.5%HF溶液酸洗并再次用去离子水水洗。

（2）耐高温颗粒干燥：将表面粗化处理的耐高温颗粒在干燥箱中进行干燥处理后待用。

（3）均匀混合、振实：将表面粗化及干燥处理的耐高温颗粒与42-52vol.%石蜡粉均匀混合后，采用振动平台将混合粉振实2-11min。

（4）蒸镀装置装配：将工业纯锌和振实的混合粉分别加入到蒸发罐②底部和蒸镀罐⑪中部的不锈钢网上，把蒸发罐②和蒸镀罐⑪分别放置于电炉①和电炉⑩中，打开阀门⑧和阀门⑱，用真空泵⑲将整个蒸镀装置抽真空使真空度一直保持在5×10^-2-10^-1 Pa，关闭阀门⑧。

（5）耐高温颗粒脱脂：打开电炉⑩，将混合粉加热到250-350℃并保温2-3h，然后关闭电炉⑩，将耐高温颗粒冷却至室温。