[发明专利]碳化硅颗粒的预处理方法及铝基复合材料的制备方法

说明书

本申请涉及碳化硅颗粒的预处理方法及铝基复合材料的制备方法，通过在碳化硅颗粒表面形成二氧化硅层，再对其进行蚀刻，以制造表面孔洞，一方面二氧化硅层可与铝合金原料粉中的合金元素作用形成界面产物，提高碳化硅颗粒与铝合金原料粉之间的润湿性及界面结合强度，另一方面，表面孔洞使得铝合金原料粉与碳化硅颗粒之间还可以通过物理铆合作用进一步增强连接性能，减少因膨胀系数差异出现的界面脱离现象，因此，可实现铝基复合材料中碳化硅颗粒的质量含量达到50％～70％。

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，特别是涉及碳化硅颗粒的预处理方法及铝基复合材料的制备方法。

背景技术

碳化硅颗粒具有高模量、高耐磨、高强度、低密度和耐高温等优异的性能，而铝基材料(这里主要是指铝或铝合金)则具有质轻、导热性好等优点，将碳化硅颗粒和铝基材料复合，可大幅度提高铝基材料的综合性能，且含量越高，增强效果越显著，但随着碳化硅颗粒含量的增加势必会使碳化硅颗粒和铝粉之间润湿性不佳、碳化硅颗粒在基体中分布不均匀、界面结合差、存在有害界面反应等问题放大，极大地限制了碳化硅颗粒增强铝基复合材料的应用。

对碳化硅颗粒进行预处理是解决上述问题的重要途径。目前已经公开报道的碳化硅颗粒预处理方法有：高温氧化、表面镀层、酸洗、碱洗、超声清洗等。高温氧化是将碳化硅颗粒加热到1000℃以上并进行长时间保温，使碳化硅颗粒表面发生氧化生成SiO₂氧化物，达到改善润湿性的目的。但该方法只适用于碳化硅颗粒含量在30％以下的铝基复合材料，随着铝基复合材料中碳化硅颗粒含量的增加，仍容易出现团聚、颗粒分布不均匀等现象。表面镀层是通过物理或化学方法在碳化硅颗粒表面镀上Ni或Cu等金属层，达到改善碳化硅颗粒与铝液之间润湿性的目的，但该方法生产成本高，很难获得大规模的工业化应用。酸洗、碱洗、超声清洗等方法只能去除碳化硅颗粒表面吸附的杂质、有机物和水分等，获得较为纯净的碳化硅颗粒，但无法解决碳化硅颗粒与铝粉之间的润湿性问题。

发明内容

基于此，有必要提供一种碳化硅颗粒的预处理方法，通过该方法处理的碳化硅颗粒与铝粉之间具有较好的润湿性和界面结合力，可使铝基复合材料中碳化硅颗粒的质量含量达到50％以上，甚至可达到70％。

一种碳化硅颗粒的预处理方法，包括以下步骤：

提供碳化硅颗粒；

在所述碳化硅颗粒表面形成二氧化硅层，对所述二氧化硅层进行蚀刻后水洗、烘干，即可。

在其中一个实施例中，所述蚀刻的条件为：采用2mol/L～6mol/L的氟化铵水溶液浸泡60～180分钟。

在其中一个实施例中，所述烘干的温度为120℃～250℃，时间为60～180分钟。

在其中一个实施例中，在所述碳化硅颗粒表面形成二氧化硅层的步骤具体为：

将所述碳化硅颗粒在1200℃～1500℃煅烧30～60分钟。

在其中一个实施例中，在所述碳化硅颗粒表面形成二氧化硅层的步骤之前，还包括对所述碳化硅颗粒进行表面除杂的步骤。

在其中一个实施例中，对所述碳化硅颗粒进行表面除杂的步骤具体为：

对所述碳化硅颗粒依次进行碱洗、酸洗和水洗后，烘干。

在其中一个实施例中，在对所述碳化硅颗粒依次进行碱洗、酸洗和水洗后，烘干的步骤中：

所述碱洗为采用1mol/L～5mol/L的氢氧化钠水溶液清洗30～120分钟；所述酸洗为采用10％～20％的盐酸溶液清洗30～60分钟；所述烘干的温度为120℃～250℃，时间为30～60分钟。

此外，本申请还提供一种铝基复合材料的制备方法，包括以下步骤：

提供经上述任一项所述的预处理方法预处理过的碳化硅颗粒；