CN118290173A - 一种含枝状镍陶瓷基的高温吸波材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种含枝状镍陶瓷基的高温吸波材料及其制备方法，涉及吸波隐身材料领域，要解决现有吸波材料在高温服役环境中吸波剂易发生氧化，吸波性能较差的问题。该高温吸波材料由枝状镍和陶瓷基体复合而成。方法：一、将电沉积阴极材料及阳极材料打磨、抛光、清洗；二、配置电沉积镀液；三、将电沉积镀液倒入电沉积槽，并将环形镍片放入电沉积槽，将石英玻璃片置于电沉积槽底部，电沉积阴极材料位于玻璃片中心上部；接通电源进行电沉积；四、将枝状镍清洗；五、将陶瓷基体原料干燥；六、将枝状镍加入陶瓷基体原料中混合均匀，模压成型，得到含枝状镍的陶瓷基生坯；七、将陶瓷基生坯进行烧结致密，得到含枝状镍陶瓷基高温吸波材料。本发明用于制备吸波材料。
Description
技术领域
本发明涉及吸波隐身材料领域，尤其涉及一种含枝状镍陶瓷基的高温吸波材料及其制备方法。
背景技术
吸波材料是一类能够将入射电磁波能量进行转化或干涉相消，从而有效衰减电磁波的功能材料。该类材料在雷达隐身、电磁屏蔽、防止通讯设备干扰、避免信息泄密及电磁环境污染等领域具有广泛且关键的应用。按照制造工艺和承载方式，吸波材料可分为结构型吸波材料和涂覆型吸波材料。其中，结构型吸波材料是集承载和吸波一体化的材料，可同时兼顾力学和吸波性能，是吸波领域的研究热点。
结构型吸波材料的基体选择是影响使用性能的关键因素。目前，最常见的、工艺成熟的基体材料为聚合物，其成型简单、介电常数及磁导率低、设计自由度大等优点，被广泛应用于结构型吸波材料的设计制备。但聚合物材料热稳定性差、抗氧化性低、高温易失活，难以满足高温环境的服役环境。相比而言，陶瓷基材料具有耐高温、抗氧化的性质，是制备高温结构型吸波材料的理想基体材料。然而在制备过程中，吸波剂材料(如碳纤维、铝、铁等)由于烧结高温而发生氧化，导致其吸波性能的不佳。此外，目前制备的陶瓷基吸波材料，其微观结构为孔状结构。因而，在高温服役环境中，吸波剂易发生氧化，而导致吸波性能的衰减。
发明内容
本发明是要解决现有吸波材料在高温服役环境中吸波剂易发生氧化，吸波性能较差的问题，提供一种含枝状镍陶瓷基的高温吸波材料及其制备方法。
本发明含枝状镍陶瓷基的高温吸波材料由枝状镍和陶瓷基体复合而成，所述陶瓷基体原料为氧化铝、氧化锆、氧化镁、氧化硅、氧化钇、铝酸钇中的一种或几种任意比组成的混合物。
本发明含枝状镍陶瓷基的高温吸波材料的制备方法，包括以下步骤：
一、将电沉积阴极材料及阳极材料环形镍片打磨、抛光、清洗，除去表面杂质，备用；
二、配置电沉积镀液：硫酸镍150-250g/L，氯化镍30-60g/L，十二烷基硫酸钠0.1-5g/L，氯化钠5-25g/L，硼酸10-50g/L，去离子水，镀液的pH值为3-6；
三、将步骤二配置的电沉积镀液倒入电沉积槽，并将环形镍片放入电沉积槽，将石英玻璃片置于电沉积槽底部，其电沉积阴极材料位于玻璃片中心上部；接通电源进行电沉积，在阴极材料底部接触端为中心进行凝聚得到枝状镍；
其中电沉积电压为0.5-70V，电流为0.5-30A，电沉积温度为10-90℃，时间为0.5～100min；
四、将步骤三得到枝状镍置于清洗介质中清洗，除去表面残留镀液；所述的清洗介质包括但不局限于乙醇或丙酮等；
五、将陶瓷基体原料进行干燥；
六、将步骤四得到的枝状镍加入步骤五得到的陶瓷基体原料中混合均匀，其中枝状镍含量为1-45wt％；然后将混合粉体置于模具中进行模压成型，得到含枝状镍的陶瓷基生坯；
七、将步骤六得到的陶瓷基生坯进行烧结致密，得到含枝状镍陶瓷基高温吸波材料。
进一步的，步骤一中电沉积阴极材料为石墨棒、碳纤维或金属丝。
进一步的，步骤一中清洗介质采用乙醇、丙酮或去离子水。
进一步的，步骤五中陶瓷基体原料的干燥方式为微波干燥、电子束干燥或紫外线干燥。
进一步的，步骤五中所述陶瓷基体原料为氧化铝、氧化锆、氧化镁、氧化硅、氧化钇、铝酸钇中的一种或几种任意比组成的混合物。
进一步的，步骤六中模压成型得到的陶瓷基生坯还进行二次成型，二次成型方式为冷等静压成型。所述冷等静压成型的压力为10-350MPa，保压时间为5-300s。
进一步的，步骤七中烧结气氛为惰性气氛，烧结温度为1300-1750℃，烧结时间10-300min，升温速率为1-30℃/min，降温速率为2-20℃/min。
进一步的，步骤七中烧结方式为热压烧结，热压烧结的烧结气氛为惰性气氛，烧结温度为1200-1600℃，烧结压力为0-60MPa，保温时间为5-180min，升温速率为5-30℃/min，降温速率为1-20℃/min。
进一步的，步骤七中烧结方式为微波烧结，微波烧结的烧结温度为1450-1900℃，保温时间为2-200min，升温速率为15-75℃/min。
本发明的有益效果：
本发明制备的吸波材料含有枝状镍，电沉积枝状镍具有特殊异形结构，相比于一维线型结构材料，枝状结构具有较大的比表面积，并增加了界面复杂程度，致使界面极化增强。此外，枝状结构具有大量分支节点，可改变材料在电磁场中的电荷分布，兼顾介电损耗和磁损耗，有效衰减电磁波传输，大幅度提高材料吸波性能。
本发明高温吸波材料的基体为氧化物陶瓷材料，将枝状镍与陶瓷基体原料混合均匀，而后压制成型、烧结致密，陶瓷基体使得吸波材料具有优异的耐高温和抗氧化性能；在烧结致密过程中，氧化物陶瓷基体形成连续相，阻止了枝晶镍与氧气的接触，能有效避免枝晶镍的高温氧化，避免了在高温下吸波性能的衰减，可在高温抗氧化环境的长期服役。
本发明采用电沉积法制备枝状镍吸波剂，其工艺简单，参数条件可控，原料价格相对较低，能够降低成本。
附图说明
图1为本发明方法中电沉积槽示意图；其中1为电源，2为电沉积镀液，3为枝状镍，4为玻璃片，5为电沉积阴极，6为电沉积槽，7为电沉积阳极；
图2为本发明方法中模压成型示意图；其中8为压力，9为顶部横板，10为上压头，11为模具，12为原料，13为下压头，14为工作台；
图3为实施例2中冷等静压成型示意图；其中15为顶部活塞，16为上排气塞，17为高压圆筒，18为高压液体，19为橡胶套，20为初步成型陶瓷坯体，21为压力传递，22为下排气塞；
图4为实施例1制备的枝状镍的宏观照片；
图5为实施例4制备的枝状镍的宏观照片；
图6为实施例2制备的枝状镍的扫描电镜照片；
图7为实施例7-9制备的含枝状镍陶瓷基高温吸波材料的吸波性能图；
图8为实施例7-9制备的含15wt％枝状镍陶瓷基高温吸波材料高温氧化后的吸波性能图。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式含枝状镍陶瓷基的高温吸波材料由枝状镍和陶瓷基体复合而成，所述陶瓷基体原料为氧化铝、氧化锆、氧化镁、氧化硅、氧化钇、铝酸钇中的一种或几种任意比组成的混合物。
本实施方式的吸波材料含有枝状镍，电沉积枝状镍具有特殊异形结构，相比于一维线型结构材料，枝状结构具有较大的比表面积，并增加了界面复杂程度，致使界面极化增强。此外，枝状结构具有大量分支节点，可改变材料在电磁场中的电荷分布，兼顾介电损耗和磁损耗，有效衰减电磁波传输，大幅度提高材料吸波性能。
本实施方式高温吸波材料的基体为氧化物陶瓷材料，将枝状镍与陶瓷基体原料混合均匀，而后压制成型、烧结致密，在烧结致密过程中，氧化物陶瓷基体形成连续相，阻止了枝晶镍与氧气的接触，能有效避免枝晶镍的高温氧化，避免了在高温下吸波性能的衰减，可在高温抗氧化环境的长期服役。
具体实施方式二：本实施方式含枝状镍陶瓷基的高温吸波材料的制备方法，包括以下步骤：
一、将电沉积阴极材料及阳极材料环形镍片打磨、抛光、清洗，除去表面杂质，备用；
二、配置电沉积镀液：硫酸镍150-250g/L，氯化镍30-60g/L，十二烷基硫酸钠0.1-5g/L，氯化钠5-25g/L，硼酸10-50g/L，去离子水，镀液的pH值为3-6；
三、将步骤二配置的电沉积镀液倒入电沉积槽，并将环形镍片(阳极材料)放入电沉积槽，将石英玻璃片置于电沉积槽底部，其电沉积阴极材料位于玻璃片中心上部；接通电源进行电沉积，在阴极材料底部接触端为中心进行凝聚得到枝状镍；
其中电沉积电压为0.5-70V，电流为0.5-30A，电沉积温度为10-90℃，时间为0.5～100min；
本实施方式的阳极材料采用环形镍片，环形镍片电离出的镍离子能够均匀地分布在镀液中，枝状镍在阴极材料底部沉积时，各分支长度尽可能会保持一致。
在采用电沉积法制备某些金属单质时，在电解槽的阴极上会出现大量的金属枝晶，本发明通过电沉积参数等条件加以诱导，增加分支数目，使得枝晶形成特殊的阵列结构。
四、将步骤三得到枝状镍置于清洗介质中清洗，除去表面残留镀液；所述的清洗介质包括但不局限于乙醇或丙酮等；
五、将陶瓷基体原料进行干燥；
六、将步骤四得到的枝状镍加入步骤五得到的陶瓷基体原料中混合均匀，其中枝状镍含量为1-45wt％；然后将混合粉体置于模具中进行模压成型，得到含枝状镍的陶瓷基生坯；
七、将步骤六得到的陶瓷基生坯进行烧结致密，得到含枝状镍陶瓷基高温吸波材料。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式二不同的是：步骤一中电沉积阴极材料为石墨棒、碳纤维或金属丝。其它与具体实施方式二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式二或三不同的是：步骤一中清洗介质采用乙醇、丙酮或去离子水。其它与具体实施方式二或三相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式二至四之一不同的是：步骤五中陶瓷基体原料的干燥方式为微波干燥、电子束干燥或紫外线干燥。其它与具体实施方式二至四之一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式二至五之一不同的是：步骤五中所述陶瓷基体原料为氧化铝、氧化锆、氧化镁、氧化硅、氧化钇、铝酸钇中的一种或几种任意比组成的混合物。其它与具体实施方式二至五之一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式二至六之一不同的是：步骤六中模压成型得到的陶瓷基生坯还进行二次成型，二次成型方式为冷等静压成型；所述冷等静压成型的压力为10-350MPa，保压时间为5-300s。其它与具体实施方式二至六之一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式二至七之一不同的是：步骤七中烧结气氛为惰性气氛，烧结温度为1300-1750℃，烧结时间10-300min，升温速率为1-30℃/min，降温速率为2-20℃/min。其它与具体实施方式二至七之一相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式二至八之一不同的是：步骤七中烧结方式为热压烧结，热压烧结的烧结气氛为惰性气氛，烧结温度为1200-1600℃，烧结压力为0-60MPa，保温时间为5-180min，升温速率为5-30℃/min，降温速率为1-20℃/min。其它与具体实施方式二至八之一相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式二至八之一不同的是：步骤七中烧结方式为微波烧结，微波烧结的烧结温度为1450-1900℃，保温时间为2-200min，升温速率为15-75℃/min。其它与具体实施方式二至八之一相同。
下面对本发明的实施例做详细说明，以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方案和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1：
本实施例含枝状镍陶瓷基的高温吸波材料的制备方法，包括以下步骤：
一、将电沉积阴极材料(石墨棒)及阳极材料(环形镍片)打磨、抛光，并用乙醇清洗，除去表面杂质，备用；
二、配置电沉积镀液：硫酸镍150g/L，氯化镍40g/L，十二烷基硫酸钠0.1g/L，氯化钠10g/L，硼酸40g/L，镀液pH值为4；
三、将步骤二配置的电沉积镀液倒入电沉积槽，并将环形镍片放入电沉积槽，将石英玻璃片置于电沉积槽底部，石墨棒位于玻璃片中心上部，接通电源进行电沉积，在石墨棒底部接触端为中心进行凝聚得到枝状镍；
电沉积槽示意图如图1所示，其中电沉积电压为20V，电流为1A，电沉积温度为35℃，时间为30min。得到的枝状镍形貌如图4所示，可以看出石墨棒底部沉积了大量枝状镍，且团簇中的镍枝分布密集。
四、将步骤三得到的枝状镍置于乙醇中清洗，除去表面残留镀液；
五、将氧化铝陶瓷基体原料放在真空干燥箱中干燥，干燥温度为60℃，干燥时间为12h，真空度为0.05MPa；
六、将步骤四得到的枝状镍加入到步骤五干燥后的氧化铝陶瓷基体原料中混合均匀，得到混合粉体，其中枝状镍含量为10wt％；然后将混合粉体置于钢制模具中进行模压成型，压力为80MPa，保压时间为60s，得到含枝状镍的陶瓷基生坯；所述模压成型示意图如图2所示；
七、将步骤六得到的陶瓷基生坯进行无压烧结，得到含枝状镍陶瓷基高温吸波材料。烧结气氛为惰性气氛，烧结温度为1450℃，烧结时间60min，升温速率为10℃/min，降温速率为5℃/min。
实施例2：
本实施例含枝状镍陶瓷基的高温吸波材料的制备方法，包括以下步骤：
一、将电沉积阴极材料(石墨棒)及阳极材料(环形镍片)打磨、抛光，并用丙酮清洗，除去表面杂质，备用；
二、配置电沉积镀液：硫酸镍200g/L，氯化镍50g/L，十二烷基硫酸钠0.2g/L，氯化钠13g/L，硼酸38g/L，镀液pH值为5；
三、将步骤二配置的电沉积镀液倒入电沉积槽，并将环形镍片放入电沉积槽，将石英玻璃片置于电沉积槽底部，其石墨棒位于玻璃片中心上部，接通电源进行电沉积，在石墨棒底部接触端为中心进行凝聚得到枝状镍；其中电沉积电压为30V，电流为5A，电沉积温度为50℃，时间为10min；
本实施例制备得到的枝状镍扫描电镜照片如图6所示，可以看出该枝状镍团簇中具有大量分支，且镍枝由大量微米级的镍颗粒组成；
四、将步骤三得到的枝状镍置于丙酮中清洗，除去表面残留镀液；
五、将氧化铝陶瓷基体原料放在真空干燥箱中干燥，干燥温度为80℃，干燥时间为10h，真空度为0.05MPa；
六、将步骤四得到的枝状镍加入到步骤五干燥后的氧化铝陶瓷基体原料中混合均匀，得到混合粉体，其中枝状镍含量为25wt％；然后将混合粉体置于钢制模具中进行模压成型，压力为60MPa，保压时间为120s；之后将初步成型的陶瓷基生坯放入橡胶套，置于冷等静压机进行冷等静压成型，得到含枝状镍的二次成型陶瓷基生坯；冷等静压成型的压力为200MPa，保压时间为120s；冷等静压成型示意图如图3所示；
七、将步骤六得到的二次成型陶瓷基生坯进行微波烧结，得到含枝状镍陶瓷基高温吸波材料。烧结温度为1300℃，保温时间为5min，升温速率为15℃/min。
实施例3：
本实施例含枝状镍陶瓷基的高温吸波材料的制备方法，包括以下步骤：
一、将电沉积阴极材料(金属丝)及阳极材料(环形镍片)打磨、抛光，并用丙酮清洗，除去表面杂质，备用；
二、配置电沉积镀液：硫酸镍250g/L，氯化镍60g/L，十二烷基硫酸钠0.1g/L，氯化钠14g/L，硼酸40g/L；镀液pH值为5.5；
三、将步骤二配置的电沉积镀液倒入电沉积槽，并将环形镍片放入电沉积槽，将石英玻璃片置于电沉积槽底部，其电沉积阴极材料位于玻璃片中心上部，接通电源进行电沉积，在阴极材料底部接触端为中心进行凝聚得到枝状镍，其中电沉积电压为60V，电流为15A，电沉积温度为20℃，时间为2min；
四、将步骤三得到的枝状镍置于丙酮中清洗，除去表面残留镀液；
五、将氧化锆陶瓷基体原料进行微波干燥；
六、将步骤四得到的枝状镍加入到步骤五干燥后的氧化锆陶瓷基体原料中混合均匀，得到混合粉末，其中枝状镍含量为15wt％；然后将混合粉体置于橡胶模具中进行冷等静压成型，得到含枝状镍的陶瓷基生坯；冷等静压成型的压力为100MPa，保压时间为300s；
七、将步骤六得到的陶瓷基生坯进行热压烧结，得到含枝状镍陶瓷基高温吸波材料。烧结气氛为惰性气氛，烧结温度为1500℃，烧结压力为30MPa，保温时间为10min，升温速率为20℃/min，降温速率为5℃/min。
实施例4：
本实施例含枝状镍陶瓷基的高温吸波材料的制备方法，包括以下步骤：
一、将电沉积阴极材料(碳纤维)及阳极材料(环形镍片)打磨、抛光，并用去离子水清洗，除去表面杂质，备用；
二、配置电沉积镀液：硫酸镍200g/L，氯化镍40g/L，十二烷基硫酸钠0.1g/L，氯化钠11g/L，硼酸38g/L；镀液pH值为4.5；
三、将步骤二配置的电沉积镀液倒入电沉积槽，并将环形镍片放入电沉积槽，将石英玻璃片置于电沉积槽底部，其电沉积阴极材料位于玻璃片中心上部。接通电源进行电沉积，在阴极材料底部接触端为中心进行凝聚得到枝状镍；其中电沉积电压为40V，电流为2A，电沉积温度为55℃，时间为35min；得到的枝状镍形貌如图5所示，可以看出石墨棒底部沉积的枝状镍团簇变大，分支数量增加；相对于实施例1，镀液中镍离子含量高，且电压电流高，枝状镍生长速率加快，因此获取的枝状镍形貌团簇大，分枝多；
四、将上述枝状镍置于乙醇中清洗，除去表面残留镀液；
五、将铝酸钇陶瓷基体原料进行电子束干燥；
六、将步骤四得到的枝状镍加入到步骤五干燥后的铝酸钇陶瓷基体原料中混合均匀，得到混合粉体，其中枝状镍含量为30wt％；然后将混合粉体置于钢制模具中进行模压成型，得到含枝状镍的陶瓷基生坯，压力为40MPa，保压时间为480s，之后将初步成型的陶瓷基生坯放入橡胶套，置于冷等静压机进行冷等静压成型，得到含枝状镍的二次成型陶瓷基生坯；冷等静压成型的压力为150MPa，保压时间为180s；
七、将步骤六得到的二次成型陶瓷基生坯进行无压烧结，得到含枝状镍陶瓷基高温吸波材料。烧结气氛为惰性气氛，烧结温度为1550℃，保温时间60min，升温速率为10℃/min，降温速率为20℃/min。
实施例5：
本实施例含枝状镍陶瓷基的高温吸波材料的制备方法，包括以下步骤：
一、将电沉积阴极材料(金属丝)及阳极材料(环形镍片)打磨、抛光，并用乙醇清洗，除去表面杂质，备用；
二、配置电沉积镀液：硫酸镍200g/L，氯化镍45g/L，十二烷基硫酸钠0.2g/L，氯化钠13g/L，硼酸36g/L，镀液pH值为3；
三、将步骤二配置的电沉积镀液倒入电沉积槽，并将环形镍片放入电沉积槽，将石英玻璃片置于电沉积槽底部，其电沉积阴极材料位于玻璃片中心上部，接通电源进行电沉积，在阴极材料底部接触端为中心进行凝聚得到枝状镍，其中电沉积电压为20V，电流为0.5A，电沉积温度为45℃，时间为50min；
四、将枝状镍置于乙醇中清洗，除去表面残留镀液；
五、将氧化铝、氧化锆陶瓷基体原料放在真空干燥箱中干燥，干燥温度为60℃，干燥时间为24h，真空度为0.07MPa；
六、将步骤四得到的枝状镍加入到步骤五得到的氧化铝、氧化锆陶瓷基体原料中混合均匀，得到混合粉体，其中枝状镍含量为16wt％，氧化铝含量为50wt％，氧化锆含量为34wt％；然后将混合粉体置于钢制模具中进行模压成型，得到含枝状镍的陶瓷基生坯，压力为100MPa，保压时间为300s；
七、将步骤六得到的陶瓷基生坯进行无压烧结，得到含枝状镍陶瓷基高温吸波材料。烧结气氛为惰性气氛，烧结温度为1500℃，保温时间30min，升温速率为15℃/min，降温速率为8℃/min。
实施例6：
本实施例含枝状镍陶瓷基的高温吸波材料的制备方法，包括以下步骤：
一、将电沉积阴极材料(金属丝)及阳极材料(环形镍片)打磨、抛光，并用乙醇清洗，除去表面杂质，备用；
二、配置电沉积镀液：硫酸镍200g/L，氯化镍60g/L，十二烷基硫酸钠0.4g/L，氯化钠12g/L，硼酸37g/L，镀液pH值为6；
三、将步骤二配置的电沉积镀液倒入电沉积槽，并将环形镍片放入电沉积槽，将石英玻璃片置于电沉积槽底部，其电沉积阴极材料位于玻璃片中心上部，接通电源进行电沉积，在阴极材料底部接触端为中心进行凝聚得到枝状镍，其中电沉积电压为55V，电流为20A，电沉积温度为60℃，时间为1min；
四、将枝状镍置于丙酮中清洗，除去表面残留镀液；
五、将氧化铝、氧化锆、氧化钇陶瓷基体原料放在真空干燥箱中干燥，干燥温度为80℃，干燥时间为48h，真空度为0.1MPa；
六、将步骤四得到的枝状镍加入到步骤五干燥后的氧化铝、氧化锆、氧化钇陶瓷基体原料中混合均匀，得到混合粉体，其中枝状镍含量为20wt％，氧化铝含量为45wt％，氧化锆含量为30wt％，氧化钇含量为5wt％；然后将混合粉体置于钢制模具中进行模压成型，得到含枝状镍的陶瓷基生坯；模压成型的压力为70MPa，保压时间为360s；
七、将步骤六得到的陶瓷基生坯进行微波烧结，得到含枝状镍陶瓷基高温吸波材料。烧结温度为1450℃，保温时间为120min，升温速率为30℃/min。
实施例7：
本实施例含枝状镍陶瓷基的高温吸波材料的制备方法，包括以下步骤：
一、将电沉积阴极材料(石墨棒)及阳极材料(环形镍片)打磨、抛光，并用乙醇清洗，除去表面杂质，备用；
二、配置电沉积镀液：硫酸镍250g/L，氯化镍48g/L，十二烷基硫酸钠0.3g/L，氯化钠11g/L，硼酸40g/L，镀液pH值为5；
三、将步骤二配置的电沉积镀液倒入电沉积槽，并将环形镍片放入电沉积槽，将石英玻璃片置于电沉积槽底部，其电沉积阴极材料位于玻璃片中心上部，接通电源进行电沉积，在阴极材料底部接触端为中心进行凝聚得到枝状镍；其中电沉积电压为40V，电流为1.5A，电沉积温度为50℃，时间为10min；
四、将枝状镍置于丙酮中清洗，除去表面残留镀液；
五、将氧化铝、氧化锆、氧化硅陶瓷基体原料放在真空干燥箱中干燥，干燥温度为75℃，干燥时间为75h，真空度为0.08MPa；
六、将步骤四得到的枝状镍加入到步骤五干燥后的氧化铝、氧化锆、氧化硅陶瓷基体原料中混合均匀，得到混合粉体；其中枝状镍含量为5wt％，氧化铝含量为35wt％，氧化锆含量为30wt％，氧化硅含量为30wt％；然后将混合粉体置于钢制模具中进行模压成型，得到含枝状镍的陶瓷基生坯，模压成型的压力为90MPa，保压时间为240s；然后将初步成型的陶瓷基生坯放入橡胶套，置于冷等静压机进行冷等静压成型，得到含枝状镍的二次成型陶瓷基生坯；冷等静压型的压力为200MPa，保压时间为120s；
七、将步骤六得到的二次成型陶瓷基生坯进行微波烧结，得到含枝状镍陶瓷基高温吸波材料。烧结气氛为惰性气氛，烧结温度为1250℃，烧结压力为40MPa，保温时间为30min，升温速率为20℃/min，降温速率为6℃/min。
实施例8：
本实施例与实施例7的区别在于：步骤六混合粉体中枝状镍含量为10wt％，氧化铝含量为35wt％，氧化锆含量为30wt％，氧化硅含量为25wt％。其他步骤和参数与实施例7相同。
实施例9：
本实施例与实施例7的区别在于：步骤六混合粉体中枝状镍含量为15wt％，氧化铝含量为35wt％，氧化锆含量为30wt％，氧化硅含量为20wt％。其他步骤和参数与实施例7相同。
对实施例7、8、9制备的含枝状镍陶瓷基高温吸波材料进行吸波性能测试，测试方法采用弓形法，测试结果如图7所示，图7中■表示实施例7，●表示实施例8，▲表示实施例9。由图7可以看出，本发明方法制备的含枝状镍陶瓷基高温吸波材料具有优异的吸波性能，其中15wt％枝状镍含量的陶瓷基高温吸波材料的有效吸收带宽为6.84GHz，在13.66GHz下的最低反射率为-42.19GHz。另外，对实施例9制备的含15wt％枝状镍的陶瓷基高温吸波材料进行高温氧化并测试吸波性能，测试方法采用弓形法，测试结果如图8所示，图8中■表示300K，●表示700K，▲表示1100K。由图8可以看出，在700K氧化的吸波材料的吸波性能无较大变化，有效吸收带宽为6.70GHz，在13.72GHz下的最低反射率为-35.72dB。在1100K氧化的吸波材料吸波性能曲线向高频方向移动，有效吸收带宽为6.14GHz，在14.23GHz下的最低反射率为-30.56dB。总之，即使在1100K的高温下，吸波材料依旧能保持较宽的有效吸收带宽，证明了其在高温抗氧化环境下长期服役的可行性。
Claims (10)
1.一种含枝状镍陶瓷基的高温吸波材料，其特征在于，该高温吸波材料由枝状镍和陶瓷基体复合而成，所述陶瓷基体原料为氧化铝、氧化锆、氧化镁、氧化硅、氧化钇、铝酸钇中的一种或几种任意比组成的混合物。
2.如权利要求1所述的一种含枝状镍陶瓷基的高温吸波材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
一、将电沉积阴极材料及阳极材料环形镍片打磨、抛光、清洗，备用；
二、配置电沉积镀液：硫酸镍150-250g/L，氯化镍30-60g/L，十二烷基硫酸钠0.1-5g/L，氯化钠5-25g/L，硼酸10-50g/L，去离子水，镀液的pH值为3-6；
三、将步骤二配置的电沉积镀液倒入电沉积槽，并将环形镍片放入电沉积槽，将石英玻璃片置于电沉积槽底部，电沉积阴极材料位于玻璃片中心上部；接通电源进行电沉积，在阴极材料底部以接触端为中心进行凝聚得到枝状镍；
其中电沉积电压为0.5-70V，电流为0.5-30A，电沉积温度为10-90℃，时间为0.5～100min；
四、将步骤三得到枝状镍置于清洗介质中清洗；
五、将陶瓷基体原料进行干燥；
六、将步骤四清洗后的枝状镍加入步骤五得到的陶瓷基体原料中混合均匀，其中枝状镍含量为1-45wt％；然后将混合粉体置于模具中进行模压成型，得到含枝状镍的陶瓷基生坯；
七、将步骤六得到的陶瓷基生坯进行烧结致密，得到含枝状镍陶瓷基高温吸波材料。
3.根据权利要求2所述的一种含枝状镍陶瓷基的高温吸波材料的制备方法，其特征在于，步骤一中电沉积阴极材料为石墨棒、碳纤维或金属丝。
4.根据权利要求2或3所述的一种含枝状镍陶瓷基的高温吸波材料的制备方法，其特征在于，步骤一中清洗介质采用乙醇、丙酮或去离子水。
5.根据权利要求4所述的一种含枝状镍陶瓷基的高温吸波材料的制备方法，其特征在于，步骤五中陶瓷基体原料的干燥方式为微波干燥、电子束干燥或紫外线干燥。
6.根据权利要求5所述的一种含枝状镍陶瓷基的高温吸波材料的制备方法，其特征在于，步骤五中所述陶瓷基体原料为氧化铝、氧化锆、氧化镁、氧化硅、氧化钇、铝酸钇中的一种或几种任意比组成的混合物。
7.根据权利要求6所述的一种含枝状镍陶瓷基的高温吸波材料的制备方法，其特征在于，步骤六中模压成型得到的陶瓷基生坯还进行二次成型，二次成型方式为冷等静压成型。所述冷等静压成型的压力为10-350MPa，保压时间为5-300s。
8.根据权利要求7所述的一种含枝状镍陶瓷基的高温吸波材料的制备方法，其特征在于，步骤七中烧结气氛为惰性气氛，烧结温度为1300-1750℃，烧结时间10-300min，升温速率为1-30℃/min，降温速率为2-20℃/min。
9.根据权利要求8所述的一种含枝状镍陶瓷基的高温吸波材料的制备方法，其特征在于，步骤七中烧结方式为热压烧结，热压烧结的烧结气氛为惰性气氛，烧结温度为1200-1600℃，烧结压力为0-60MPa，保温时间为5-180min，升温速率为5-30℃/min，降温速率为1-20℃/min。
10.根据权利要求8所述的一种含枝状镍陶瓷基的高温吸波材料的制备方法，其特征在于，步骤七中烧结方式为微波烧结，微波烧结的烧结温度为1450-1900℃，保温时间为2-200min，升温速率为15-75℃/min。
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| CN118290173A true CN118290173A (zh) | 2024-07-05 |
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