一种双镀层碳化硅颗粒的制备方法及其应用

本发明属于粉末冶金，具体涉及到一种双镀层碳化硅颗粒的制备方法及其应用。

背景技术：

1、碳化硅颗粒作为一种陶瓷增强相，常用作增强相颗粒用于金属基复合材料的制备中，有效的解决了纤维增强金属基基复合材料纤维成本高的问题，而且材料各向同性，制备工艺简单，成本低廉，在航空航天、国防、汽车、高铁等工业中得到广泛应用。

2、作为增强相的碳化硅颗粒，是一种硬度高，熔点高及耐腐蚀性强的陶瓷相颗粒，与金属基体合金具有较大的差异。因此，在制备碳化硅增强铝基复合材料时，非金属sic陶瓷相与铝基体很难润湿，在制备碳化硅颗粒增强铝基复合材料时，普遍存在界面反应、致密度低以及分散均匀性差等问题，严重影响了碳化硅颗粒增强铝基复合材料性能及应用，提高sic增强相颗粒的与基体的润湿性，可以有效的提高sic颗粒与铝合金基体的界面强度，从而提高碳化硅增强金属基复合材料的力学性能。

3、在现有的技术中，在sic颗粒进行表面改性是提高界面润湿性最有效的方法之一，sic颗粒表面改性还可以有效阻止过度界面反应，进一步提高复合材料的性能。表面包覆改性是通过物理化学的方法，在sic颗粒表面包覆一层金属，从而明显的改善其与基体的润湿性。研究表明，在sic表面化学镀覆cu等金属镀层可以明显提高了铝基复合材料的力学性能及致密度，镀覆的铜镀层在与铝基体进行粉末冶金热压烧结的过程时，在较低的烧结温度下就可以使al-cu边界通过互扩散而形成液相，快速的填充大部分的粉末颗粒间隙及孔洞，产生的液相在整个烧结过程中都比较稳定的沿铝粉边界扩散，镀覆的铜镀层逐渐溶解在基体中的缝隙中，提高了材料的致密度，但是，热压烧结过程中铜镀层与铝合金基体发生互扩散，虽然提高了基体的致密度，但是铜镀层扩散到铝基体中，镀覆的铜镀层消失，因此界面处仍有部分缝隙存在，表面物理沉积的铜镀层对界面结合强度差的问题并没有得到有效的解决，因此，单一的铜镀层很难满足高致密度、高界面结合强度的复合材料要求。同时，传统的化学镀铜工艺需要经过复杂的活化、敏化处理，其所运用的贵重金属氯化钯或硝酸银等极大的提高了生产的成本，且处理过程较复杂，同时电镀行业所产生的镀液处理复杂，对环境由一定的污染。

4、同时，目前，表面镀覆ti5si3/ti镀层虽然可以有效的改善陶瓷碳化硅颗粒与铝合金基体的润湿，实现优异的界面结合，但对粉末冶金烧结过程中基体孔洞等缺陷无法避免，无法获得高致密的复合材料。

技术实现思路

1、本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本技术的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

2、鉴于上述和/或现有技术中存在的问题，提出了本发明。

3、因此，本发明的目的是，克服现有技术中的不足，提供一种双镀层碳化硅颗粒的制备方法。

4、为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种双镀层碳化硅颗粒的制备方法，包括，

5、将碳化硅颗粒进行表面粗化处理，干燥得到粗化处理碳化硅颗粒；

6、将粗化处理碳化硅颗粒与金属钛粉混合，加入分散剂，球磨处理得到混合均匀的粉末，通过真空扩散镀覆工艺，制得镀ti5si3/ti的sic粉体颗粒；

7、将碱式碳酸铜融入氨水溶液中，搅拌并充分溶解，添加聚丙烯酰胺，混合均匀后，加入镀ti5si3/ti的sic粉体颗粒，密封静止，得到充分包裹的碳化硅颗粒，烘干、初步粉碎后即得到初步包覆碳化硅粉体；

8、将初步包覆碳化硅粉体在氢气还原气氛中加热还原处理，冷却过筛后，即得双镀层cu-ti5si3/ti-sic粉体颗粒。

9、作为本发明所述制备方法的一种优选方案，其中：所述将碳化硅颗粒进行表面粗化处理，包括，

10、在室温下将碳化硅颗粒加入1～2.5mol/l的naoh溶液中煮沸，搅拌30～60min，沉淀冷却后过滤溶液，用蒸馏水清洗至中性；

11、接着用0.5～1mol/l的稀硝酸浸泡，并煮沸搅拌30～60min，沉淀冷却后过滤用蒸馏水洗至中性。

12、作为本发明所述制备方法的一种优选方案，其中：所述将粗化处理碳化硅颗粒与金属钛粉混合，其中，碳化硅颗粒与金属钛粉的质量比2:1。

13、作为本发明所述制备方法的一种优选方案，其中：所述球磨处理，其中，球料比为10:1，球磨转速为70r/min，球磨时间为6～10h。

14、作为本发明所述制备方法的一种优选方案，其中：所述真空扩散镀覆工艺，包括，

15、将混合均匀的粉末置于刚玉坩埚中，在温度800～1000℃，真空度为1.0×10-3pa条件下，保温2～5h，冷却后，经筛分后得到镀ti5si3/ti的sic粉体颗粒。

16、作为本发明所述制备方法的一种优选方案，其中：所述将碱式碳酸铜融入氨水溶液中，搅拌并充分溶解，添加聚丙烯酰胺，混合均匀后，加入镀ti5si3/ti的sic粉体颗粒，其中，碱式碳酸铜、聚丙烯酰胺和镀ti5si3/ti的sic粉体颗粒的质量比例为200～300:500～600:400～600。

17、作为本发明所述制备方法的一种优选方案，其中：碱式碳酸铜、聚丙烯酰胺和镀ti5si3/ti的sic粉体颗粒的质量比例为300:600:500。

18、作为本发明所述制备方法的一种优选方案，其中：所述将初步包覆碳化硅粉体在氢气还原气氛中加热还原处理，其中，还原处理温度为200～400℃，还原时间为2～4h。

19、本发明的再一个目的是，克服现有技术中的不足，提供一种双镀层碳化硅颗粒的制备方法制得的双镀层碳化硅颗粒，所述双镀层碳化硅颗粒的粒径为17～20um。

20、本发明的另一个目的是，克服现有技术中的不足，提供一种双镀层碳化硅颗粒在制备铝基复合材料中的应用。

21、本发明有益效果：

22、(1)针对目前sic表面单一的铜镀层难以满足高致密度、高界面结合强度的复合材料要求，同时，sic表面镀覆ti5si3/ti镀层，粉末冶金烧结过程中基体孔洞等缺陷无法避免，无法获得高致密的复合材料的难题，本发明首次提出一种双镀层cu-ti5si3/ti-sic粉体颗粒，双镀层cu-ti5si3/ti-sic颗粒在粉末冶金热压烧结制备碳化硅颗粒增强铝基复合材料时，明显改善复合材料在热压烧结过程中形成的孔洞、缝隙等缺陷，界面结合良好，复合材料的力学性能获得较大提升。

23、(2)本发明一方面采用真空扩散镀覆的方法在sic表面镀覆钛镀层，只需要纯净的钛粉和sic颗粒做原料，在真空条件下进行直接镀覆，反应后分离简单，很大程度上简化了镀覆的方法和工艺流程，获得所需要的表面包覆完整的sic颗粒；在碳化硅表面采用真空热还原镀铜工艺改善了传统化学镀铜过程中采用高昂氯化钯、硝酸银的活化、敏化成本，同时减少了化学镀铜过程中大量镀液造成的环境污染等危害，有效的简化镀覆工艺，降低成本，实现原料的充分利用，实现环境友好的碳化硅颗粒表面镀覆铜镀层的工艺。

24、(3)本发明制备的双镀层cu-ti5si3/ti-sic颗粒在粉末冶金热压烧结制备碳化硅颗粒增强铝基复合材料时，明显改善复合材料在热压烧结过程中形成的孔洞、缝隙等缺陷，使sicp/al基复合材料的致密度获得提高；碳化硅颗粒的内部ti5si3/ti镀层可以有效的实现与铝基体的润湿，使增强相颗粒分散均匀，界面结合良好，使复合材料的力学性能获得较大提升。