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本文以通過(guò)在納米Al_2O_3顆粒表面化學(xué)鍍銅的手段，以獲得包覆均勻的Cu/Al_2O_3復(fù)合粉體，制備復(fù)合性能良好，金屬含量可控的金屬—陶瓷復(fù)合材料為目標(biāo)。其思路為：首先制備納米的金屬包覆型陶瓷復(fù)合粉體。這樣，在隨后制備塊材的燒結(jié)過(guò)程中，由于復(fù)合粉體復(fù)合充分，相容性提高，結(jié)合力高，另外金屬表面層可抑制納米陶瓷粉體的融合長(zhǎng)大，使粉體在燒結(jié)后保持納米尺寸，從而發(fā)揮納米顆粒的作用;同時(shí)通過(guò)引入均勻分布的韌性金屬相，進(jìn)一步改善陶瓷的脆性。因此，本文的研究?jī)?nèi)容設(shè)定為用化學(xué)鍍的方法在納米級(jí)的Al_2O_3陶瓷粉體上包覆金屬銅，制備納米的金屬包覆型陶瓷復(fù)合粉體。 實(shí)驗(yàn)中所用的Al_2O_3粉體平均粒徑為10～20nm，化學(xué)鍍銅前進(jìn)行了必要的預(yù)處理，使Al_2O_3粉體表面具有催化活性。化學(xué)鍍銅溶液為堿性的甲醛為還原劑的鍍液，鍍覆在室溫、超聲波的條件下進(jìn)行。鍍速用增重法，鍍液成分用化學(xué)滴定法確定。用Philips EM430型高分辨率透射電鏡(HRTEM)觀察復(fù)合粉體的形貌;D/3AX 3B型X-射線衍射儀分析復(fù)合粉體的物相組成。 在本實(shí)驗(yàn)室以前的研究表明，超聲波條件下的納米材料的化學(xué)鍍是可行的。超聲波的加入可使鍍覆在室溫下進(jìn)行，并加快鍍覆過(guò)程，更重要的是提高了粉體鍍覆的均勻性。對(duì)超聲波化學(xué)鍍銅所得復(fù)合粉體的HRTEM高分辨率透射電鏡觀察表明，粉體顆粒的粒徑由原來(lái)的10～20nm增加到50～60nm;顆粒由鍍覆前有棱角的顆粒狀變成近似球形;所得粉體大小相近，未發(fā)現(xiàn)因團(tuán)聚導(dǎo)致的鍍覆不均勻現(xiàn)象;X衍射分析結(jié)果表明化學(xué)鍍所得復(fù)合粉體表面包覆了一層Cu。 本文對(duì)施鍍工藝條件、鍍液組成與納米粉末超聲波化學(xué)鍍銅的關(guān)系進(jìn)行了深入研究。 實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，納米Al_2O_3粉體鍍覆，開(kāi)始之前都有一段孕育階段，定義此階段為“孕育期”。然后開(kāi)始反應(yīng)，并經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，反應(yīng)會(huì)自動(dòng)停止。對(duì)鍍覆后鍍液成分的分析表明，反應(yīng)自發(fā)停止的原因是主要由于鍍液pH值過(guò)低，不能提供反應(yīng)所需要的足夠OH~-，同時(shí)也使甲醛還原能力下降所致。本文定義該段時(shí)間為“反應(yīng)時(shí)間”。研究了鍍液pH值、施鍍溫度、預(yù)處理?xiàng)l件等工藝參數(shù)和硫酸銅與EDTA濃度、甲醛濃度、裝載量、對(duì)反應(yīng)時(shí)間的影響。結(jié)果表明，鍍液pH 浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文 范啟義2003年3月 摘 要 值、施鍍溫度提高，由于反應(yīng)的速度加快，使反應(yīng)時(shí)間縮短;硫酸銅濃度提高， 有助于加快反應(yīng)速度，從而縮短反應(yīng)時(shí)間;EDTA濃度提高，使鍍液穩(wěn)定性升高， 對(duì)反應(yīng)時(shí)間的影響等效于硫酸銅濃度的降低;而甲醛濃度提高，雖然反應(yīng)的速度 加快，但由于可用于還原的量增加，因此反應(yīng)時(shí)間增加;裝載量提高，因能鍍覆 的表面積增加，使反應(yīng)時(shí)間縮短。超聲波頻率與功率和預(yù)處理?xiàng)l件也會(huì)對(duì)反應(yīng)時(shí) 間產(chǎn)生影響。 鍍液組成及工藝參數(shù)對(duì)鍍速，即單位反應(yīng)時(shí)間內(nèi)的增重也有很大的影響。本 文研究了鍍液PH值、施鍍溫度、硫酸銅與EDTA濃度、甲醛濃度、裝載量等與鍍 速的關(guān)系。這些因素通過(guò)影響化學(xué)鍍反應(yīng)時(shí)間和粉末增重而影響鍍速。結(jié)果表明， 鍍液出值和施鍍溫度升高，鍍速提高：提高硫酸銅濃度，可以增加鍍速;nm 濃度提高，鍍液穩(wěn)定性增加，鍍速下降：隨甲醛濃度的提高，鍍這光增加而后下 降。 本文還研究了鍍液的組成及施鍍工藝參數(shù)對(duì)復(fù)合粉體相結(jié)構(gòu)的影響。粉體 X-ray分析的結(jié)果表明，絡(luò)合劑對(duì)防止鍍液中的氫氧化銅的產(chǎn)生起來(lái)關(guān)鍵作用， 而氫氧化鋼是產(chǎn)生氧化亞銅的直接原因，因而選用EDTA作為絡(luò)合劑，以及合適 的量，可以減少二射線中的氧化亞銅的饅頭峰。穩(wěn)定劑可以防止鍍液的自分解， 氧化亞鋼產(chǎn)生，適當(dāng)?shù)暮渴菍?duì)獲得好的鍍層是非常關(guān)鍵的。 此外，納米復(fù)合粉體的鍍覆質(zhì)量也受到鍍液組成及施鍍工藝條件等參數(shù)的影 響，這些影響因素包括鍍液的pH值、鍍液中各組分的濃度、裝載量等。實(shí)驗(yàn)表 明，鍍液出值過(guò)低或過(guò)高均不利于獲得鍍覆質(zhì)量好的復(fù)合粉體：增加硫酸銅的 濃度或降低EDTA的濃度，復(fù)合粉體鍍懂質(zhì)量得到提高;裝載量較低時(shí)，有利于 獲得鍍穆質(zhì)量好的復(fù)合粉體。可以通過(guò)控制主鹽的濃度及裝載量來(lái)控制鍍層的厚 度。
