一种表面改性ZTA陶瓷颗粒增强钢铁基复合材料的制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109706438A(43)申请公布日2019.05.03(21)申请号201811619659.XB22D19/02(2006.01)(22)申请日2018.12.28(71)申请人西安交通大学地址710049陕西省西安市咸宁西路28号申请人广西长城机械股份有限公司(72)发明人李烨飞李聪郑巧玲高义民李博刘志伟赵四勇(74)专利代理机构西安通大专利代理有限责任公司61200代理人高博(51)Int.Cl.C23C18/18(2006.01)C23C18/36(2006.01)C22C1/08(2006.01)B22F3/11(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图1页(54)发明名称一种表面改性ZTA陶瓷颗粒增强钢铁基复合材料的制备方法(57)摘要本发明公开了一种表面改性ZTA陶瓷颗粒增强钢铁基复合材料的制备方法，对ZTA颗粒进行敏化和活化处理，然后进行表面施镀，通过控制镀液成分和配比，对ZTA颗粒镀镍、铬使其表面金属化，将镀覆Cr-Ni层的ZTA颗粒与Ni-Cr合金粉和Al粉置于石墨模具中真空烧结制成蜂窝状结构的预制体，采用铸渗法浇注金属液，冷却后得到增强钢铁基复合材料。本发明通过控制镀液成分和配比，对ZTA颗粒镀镍、铬使表面金属化，解决了其与金属基体存在的润湿问题，从而提高复合材料的机械性能；同时工艺操作简单，较大程度降低成本，以及无毒、无污染，在提升经济效益和社会效益上拥有巨大的潜力，具有应用于严酷磨料磨损工况的良好前景。CN109706438ACN109706438A权利要求书1/1页1.一种表面改性ZTA陶瓷颗粒增强钢铁基复合材料的制备方法，其特征在于，对ZTA颗粒进行敏化和活化处理，然后进行表面施镀，通过控制镀液成分和配比，对ZTA颗粒镀镍、铬使其表面金属化，将镀覆Cr-Ni层的ZTA颗粒与Ni-Cr合金粉和Al粉置于石墨模具中真空烧结制成蜂窝状结构的预制体，采用铸渗法浇注金属液，冷却后得到增强钢铁基复合材料。2.根据权利要求1所述的表面改性ZTA陶瓷颗粒增强钢铁基复合材料的制备方法，其特征在于，敏化处理前，先将ZTA陶瓷颗粒在丙酮中浸泡10～30min，然后超声清洗5～15min，随后去离子水清洗，并用酒精冲洗，在电热恒温鼓风干燥箱中烘干备用。3.根据权利要求1所述的表面改性ZTA陶瓷颗粒增强钢铁基复合材料的制备方法，其特征在于，用氯化亚锡溶液对ZTA陶瓷颗粒进行敏化处理，用氯化钯溶液进行活化处理，用次亚磷酸钠溶液将吸附于ZTA陶瓷颗粒表面的Pd2+还原成金属Pd。4.根据权利要求3所述的表面改性ZTA陶瓷颗粒增强钢铁基复合材料的制备方法，其特征在于，氯化亚锡溶液的浓度为5～15g/L，敏化处理时间为10～30min，氯化钯溶液的浓度为0.3～0.6g/L，活化处理时间为10～30min，次亚磷酸钠溶液的浓度为5～15g/L。5.根据权利要求1所述的表面改性ZTA陶瓷颗粒增强钢铁基复合材料的制备方法，其特征在于，将甲醇、亚硫酸钠和硫酸亚铁配制成稳定剂，随后将具有三价铬的硫酸铬溶于去离子水中，将硼酸溶于去离子水，磁力搅拌至完全溶解，将硫酸铬溶液与硼酸溶液搅拌混合；引入络合剂，持续搅拌至完全络合，加入柠檬酸，连续搅拌配置成镀液，将ZTA陶瓷颗粒置于配置好的镀液中进行表面超声化学镀铬，铬层厚度为0.5～3.5μm。6.根据权利要求5所述的表面改性ZTA陶瓷颗粒增强钢铁基复合材料的制备方法，其特征在于，将硼酸溶于50～70℃的去离子水中，硫酸铬溶液的浓度为70～120g/L，硼酸溶液的浓度为35～65g/L，络合剂采用浓度0.2～1mol/L的草酸，搅拌1～3h；柠檬酸的浓度为0.1～1mol/L，搅拌时间为1～2h，添加去离子水至1L，调整镀液pH值为2.0～3.0，定容后温度为20～30℃。7.根据权利要求1所述的表面改性ZTA陶瓷颗粒增强钢铁基复合材料的制备方法，其特征在于，将硫酸镍、乳酸、次亚磷酸钠、硼酸和无水碳酸钠水溶液分别用去离子水溶解，混合稀释至1L，随后用氨水调整镀液的pH值，将ZTA陶瓷颗粒置于镀液中进行表面超声化学镀Ni，Ni层厚度为2～8μm。8.根据权利要求7所述的表面改性ZTA陶瓷颗粒增强钢铁基复合材料的制备方法，其特征在于，硫酸镍的浓度为20～50g/L、乳酸的浓度为20～30g/L、次亚磷酸钠的浓度为10～40g/L、硼酸的浓度为1～5g/L、无水碳酸钠水溶液的浓度为6～14g/L，镀液的pH值为4.0～5.0，施镀温度为50～70℃，时间为1～10h。9.根据权利要求1所述的表面改性ZTA陶瓷颗粒增强钢铁基复合材料的制备方法，其特征在于，Ni-Cr粉和Al粉按1：1的质量比混合均匀，以6～12℃/min的