CN105772709A - 一种水热法制备包裹型Al2O3/Al复合粉体的方法 - Google Patents

一种水热法制备包裹型Al2O3/Al复合粉体的方法 Download PDF

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宋杰光
李世斌
王秀琴
王芳
王瑞花
杨超
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    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/16—Metallic particles coated with a non-metal

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Abstract

本发明公开了一种水热法制备包裹型Al2O3/Al复合粉体的方法，所述方法具体为：先将铝粉加入到烧杯中，加入蒸馏水，铝粉与蒸馏水的质量比为1:1‑1:5，搅拌，形成浆料，将1‑0.01mol/L浓度的硝酸铝溶液和氨水溶液同时滴入铝粉浆料中，让浆料的pH值保持在7‑11之间，继续搅拌0.5‑3小时，将烧杯中浆料倒入反应釜中，将反应釜放入烘箱中，将烘箱温度升至100‑300℃并保温1‑200小时，将所浆料用蒸馏水清洗3次，再用无水乙醇清洗1次，烘干即可制得包裹型Al2O3/Al复合粉体。本发明具有操作简单、方便、易于控制、能耗少等优点。

Description

一种水热法制备包裹型 Al2O3/Al 复合粉体的方法
技术领域
本发明属于超细材料及其制备方法，涉及一种具有无机粉体及其制备方法，尤其涉及一种水热法制备氧化铝包裹铝粉的方法。
背景技术
金属陶瓷是由金属或合金与一种或多种陶瓷相所组成的非均质的复合材料，其中后者约占材料体积的15%~85%，在制备温度下，金属相与陶瓷相间的溶解极微弱。金属陶瓷既保持了陶瓷材料的高硬度、耐磨损、耐腐蚀、耐高温、抗氧化性和化学稳定特性，又具备金属材料的高强度、高韧性和较高的导热、导电性，非金属成分使陶瓷-金属复合材料具有高硬度、热强性和耐磨性；金属陶瓷中的固体微粒通过金属相的结合，使金属陶瓷具有高强度和可塑性，是一种性能优异的工程材料。陶瓷-金属复合材料的性能取决于金属及陶瓷的性能、两者的体积百分数、结合性能及相界面的结合强度。
α-Al2O3具有十分优良的机电性能，在所有温度下十分稳定成为一种使用最广泛的陶瓷材料，α-Al2O3的熔点为2050℃，耐火度大于1900℃，其常温高温强度都很高，常温抗弯强度在400MPa以上。由于Al2O3晶格结构中离子间的化学键相当强，离子的热运动对离子键强度的削弱较为缓慢，仅在很高温度下离子键才变弱，因而其高温强度高，1600℃时抗压强度仍有50MPa。Al2O3陶瓷的化学稳定性相当高，不与酸碱反应，抗大多数金属的侵蚀。此外，O2在Al2O3中的扩散系数非常低，其高温蒸汽压也很小，因而也常被用作氧化抑制剂。
铝基复合材料是金属基复合材料中研究应用最广泛的一种,具有高比强度和比弹性模量,良好的耐磨损、耐疲劳与抗蠕变等性能以及导热导电性能良好、热膨胀系数低、尺寸稳定性好等特点。
随着新材料制备技术向微观精细化发展，粉体的团聚与分散问题已经成为制备与发展新材料及超细粉体的瓶颈，粉体的表面处理技术变得越来越重要。粉体壳核就是表面改性技术的一种特殊方法，就是将一种粒子作为核，在其表面壳核一种或多种其它粒子形成复合粒子的方法。粒子壳核技术不但可以制备多功能的复合粒子，而且还广泛地用于粒子表面改性。因此，超细粒子壳核技术广泛用于陶瓷材料、电子材料、生物材料、药品工业、涂料、油漆、粉未冶金及军事领域。目前，出现了壳核式TiO2、SiC、石墨等复合粉体，还没有出现壳核式Al2O3/Al复合粉体，有助于增强相与基体之间相分布微观均匀化，大大提高金属陶瓷复合材料的各种性能。
水热法又称热液法，属液相化学法的范畴。是指在密封的压力容器中，以水为溶剂,在高温高压的条件下进行的化学反应。水热法生产的特点是粒子纯度高、分散性好、晶形好且可控制，生产成本低。用水热法制备的粉体一般无需烧结,这就可以避免在烧结过程中晶粒会长大而且杂质容易混入等缺点。
发明内容
本发明的目的在于克服铝基复合材料由于增强相分布不均匀而导致性能降低的不足之处，将Al粉原料进行表面处理，引入一相或多相性能优异的增强相，制备包裹型Al2O3/Al复合粉体。
本发明是一种水热法制备包裹型Al2O3/Al复合粉体的方法。其特点在于：所述方法具体为：先将铝粉加入到烧杯中，加入蒸馏水，铝粉与蒸馏水的质量比为1:1-1:5，搅拌，形成浆料，将1-0.01mol/L浓度的硝酸铝溶液和氨水溶液同时滴入铝粉浆料中，让浆料的pH值保持在7-11之间，继续搅拌0.5-3小时，将烧杯中浆料倒入反应釜中，将反应釜放入烘箱中，将烘箱温度升至100-300℃并保温1-200小时，将所浆料用蒸馏水清洗3次，再用无水乙醇清洗1次，烘干即可制得包裹型Al2O3/Al复合粉体。
由于通过水热合成包裹型Al2O3/Al复合粉体，Al2O3粉体是通过硝酸铝和氨水化学反应生成氢氧化铝，再由氢氧化铝水热分解而得到Al2O3粉体，Al2O3粉体为包裹层，而Al粉为核，因此，所述的所制备的Al2O3粉体的粒径小于Al粉的粒径。
本发明具有操作简单、方便、易于控制、能耗少，制备的包裹型Al2O3/Al复合粉体原料，并可通过调节工艺条件精确控制包裹层的性质，如：含量、厚度、致密度、均匀性、粒径等。
附图说明
附图1：本发明的水热法制备包裹型Al2O3/Al复合粉体的流程图；
附图2：本发明铝粉与所制得的包裹型Al2O3/Al复合粉体前后对比图。
具体实施方式
实施例 1 ：
先将10克铝粉加入到烧杯中，加入10毫升蒸馏水，搅拌，形成浆料，将将0.01mol/L浓度的硝酸铝溶液和氨水溶液同时滴入铝粉浆体中，让浆料的pH值保持在7，继续搅拌0.5小时，将烧杯中浆料倒入反应釜中，将反应釜放入烘箱中，将烘箱温度升至100℃并保温1小时，将所浆料用蒸馏水清洗3次，再用无水乙醇清洗1次，烘干即可制得包裹型Al2O3/Al复合粉体。
实施例 2 ：
先将10克铝粉加入到烧杯中，加入50毫升蒸馏水，搅拌，形成浆料，将将1mol/L浓度的硝酸铝溶液和氨水溶液同时滴入铝粉浆体中，让浆料的pH值保持在11，继续搅拌3小时，将烧杯中浆料倒入反应釜中，将反应釜放入烘箱中，将烘箱温度升至300℃并保温200小时，将所浆料用蒸馏水清洗3次，再用无水乙醇清洗1次，烘干即可制得包裹型Al2O3/Al复合粉体。
实施例 3 ：
先将10克铝粉加入到烧杯中，加入30毫升蒸馏水，搅拌，形成浆料，将将0.5mol/L浓度的硝酸铝溶液和氨水溶液同时滴入铝粉浆体中，让浆料的pH值保持在9，继续搅拌1小时，将烧杯中浆料倒入反应釜中，将反应釜放入烘箱中，将烘箱温度升至200℃并保温100小时，将所浆料用蒸馏水清洗3次，再用无水乙醇清洗1次，烘干即可制得包裹型Al2O3/Al复合粉体，如图2所示。图中(a) 为铝粉 (b)为 包裹型Al2O3/Al复合粉体。

Claims (2)

1.一种水热法制备包裹型Al2O3/Al复合粉体的方法，其特点在于：所述方法如下：先将铝粉加入到烧杯中，加入蒸馏水，铝粉与蒸馏水的质量比为1:1-1:5，搅拌，形成浆料，将1-0.01mol/L浓度的硝酸铝溶液和氨水溶液同时滴入铝粉浆料中，让浆料的pH值保持在7-11之间，继续搅拌0.5-3小时，将烧杯中浆料倒入反应釜中，将反应釜放入烘箱中，将烘箱温度升至100-300℃并保温1-200小时，将所浆料用蒸馏水清洗3次，再用无水乙醇清洗1次，烘干即可制得包裹层为Al2O3粉体，核为Al粉的包裹型Al2O3/Al复合粉体。
2.如权利要求1所述的一种水热法制备包裹型Al2O3/Al复合粉体的方法，其特征在于，所述的所制备的包裹层Al2O3粉体的粒径小于核中心的Al粉的粒径。
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