技术领域
[0001] 本
发明涉及陶瓷金属领域，更具体地讲，涉及一种不规则陶瓷颗粒表面金属化方法。
背景技术
[0002] 陶瓷颗粒的金属化对于在陶瓷增强金属基复合耐磨材料的制备过程中具有重要作用。不仅可以增强陶瓷颗粒与金属基体间的
润湿性，有利于提高浇铸效果。而且有利于金属基体中硬质颗粒的形成，对于
复合材料的
耐磨性能具有显著影响。但是，由于陶瓷颗粒不导电，并且粒径较小，形状不规则，所以一般对陶瓷颗粒的金属化都只能采用化学
镀。但是，由于
化学镀是采用化学还原剂对
金属离子进行还原，因此，还原能
力有限，使得能够镀覆出的金属种类和金属镀层的厚度也有极大的限制。
发明内容
[0003] 针对
现有技术中存在的不足，本发明的目的之一在于解决上述现有技术中存在的一个或多个问题。例如，本发明的目的之一在于提供一种能够在不规则陶瓷颗粒表面包覆多种类金属层的陶瓷颗粒表面金属化方法。
[0004] 本发明提供了一种不规则陶瓷颗粒表面金属化方法，所述方法可以包括以下步骤：对若干待表面金属化的不规则陶瓷颗粒进行活化处理，得到若干活化处理后的不规则陶瓷颗粒；配置含有第一金属离子的镀液，将所述若干活化处理后的不规则陶瓷颗粒加入镀液中进行预镀覆，得到若干表面镀覆有第一金属镀层的不规则陶瓷颗粒；制备导
电网，所述导电网由若干相互连接的导电构件组成，所述导电网能够使所述若干表面镀覆有第一金属镀层的不规则陶瓷颗粒相互
接触形成聚集体，所述导电构件分布于聚集体的外表面，或者分布于聚集体的外表面以及内部；以所述导电网和聚集体作为
阴极，在
离子液体或
水中加入第二待镀金属盐作为
电镀液，金属片为
阳极，控制镀覆
电流和
温度，在持续搅拌的条件下进行镀覆，得到表面镀覆有第二金属镀层的不规则陶瓷颗粒。
[0005] 与现有技术相比，本发明在不规则陶瓷颗粒表面镀覆一层金属后再进行电镀，在电镀过程中配合导电网形成具有良好
导电性能的阴极，能够在不规则陶瓷颗粒的表面镀覆多种类型的金属，并且镀覆上的金属层厚度较厚，能够镀覆过程中控制镀覆金属层的厚度。
附图说明
[0006] 通过下面结合附图进行的描述，本发明的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：
[0007] 图1示出了本发明一个示例性
实施例的导电网结构示意简图。
[0008] 图2示出了本发明示例1中ZTA陶瓷颗粒表面形貌图；
[0009] 图3示出了本发明示例1中ZTA陶瓷颗粒镀覆Ni后的表面形貌图；
[0010] 图4示出了本发明示例1中ZTA陶瓷颗粒镀覆Cu后的表面形貌图；
[0011] 图5示出了本发明示例1中ZTA陶瓷颗粒镀覆Cu的截面线扫描图。
具体实施方式
[0012] 在下文中，将结合附图和示例性实施例详细地描述根据本发明的不规则陶瓷颗粒表面金属化方法。
[0013] 具体来讲，由于化学镀是采用化学还原剂对金属离子进行还原，还原能力有限，能够镀覆出的金属种类和金属镀层的厚度存在极大的限制。对于电镀覆而言，陶瓷颗粒本身是不导电的，很难将金属镀覆上去。尤其对于不规则的陶瓷颗粒而言，相互之间的导电更加困难。本发明先对不规则陶瓷颗粒进行镀覆上一层较薄但全面
覆盖陶瓷颗粒表面的第一金属层后，然后采用阴极网使镀覆有第一金属层的不规则陶瓷颗粒之间相互接触聚集在一起。一方面，相互接触的不规则陶瓷颗粒由于镀覆有第一金属层，能够使颗粒与颗粒之间能够导电；另一方面，由于导电网的导电构件分布在若干陶瓷颗粒聚集体的表面和/或内部，更加增强了不规则陶瓷颗粒之间的导
电能力，能够使电流通过每一颗陶瓷颗粒，能够形成具有良好导电性的阴极。采用电镀的方式，通过控制槽
电压或电流、温度、时间等参数，实现对陶瓷颗粒表面的金属化。由于在水溶液或离子液体中能够沉积出多种金属及其
合金，因此采用此法可将陶瓷颗粒表面包覆多种类及可控厚度的金属层。
[0014] 本发明提供了一种不规则陶瓷颗粒表面金属化方法，在本发明的不规则陶瓷颗粒表面金属化方法的一个示例性实施例中，所述方法可以包括：
[0015] S100，对不规则陶瓷颗粒进行第一金属镀覆，得到表面镀覆有第一金属镀层的不规则陶瓷颗粒。
[0016] S200，制备导电网，对表面镀覆有第一金属镀层的不规则陶瓷颗粒进行第二金属镀覆，得到表面镀覆有第二金属镀层的不规则陶瓷颗粒。
[0017] 在本实施例中，在对不规则陶瓷颗粒进行镀覆第一金属镀层之前，可以对不规则陶瓷颗粒进行预处理，述预处理可以包括：
[0018] S010，对不规则陶瓷颗粒表面进行清洗。可以利用丙
酮对不规则陶瓷颗粒表面进行清洗。可以在超声条件下进行清洗，清洗的时间直到不规则陶瓷颗粒表面干净即可。例如，对于本身较为干净的不规则陶瓷颗粒也可以不进行清洗处理。
[0019] S020，对不规则陶瓷颗粒表面进行粗化处理。可以利用酸(例如
质量分数为37％的
硝酸溶液)对陶瓷颗粒进行浸泡以达到陶瓷粗化的目的。上述粗化过程可以增加不规则陶瓷颗粒表面的粗糙度，有利于增强不规则陶瓷基体与第一金属镀层之间的结合力。
[0020] S030，对粗化处理后的不规则陶瓷颗粒进行敏化、活化处理。可以利用Ni(AC)2、NaH2PO2、
乙醇和蒸馏水按体积比1:1～2:12～17:1～3，例如1:1:15:2配制得到的活化液对不规则陶瓷颗粒进行活化处理。所述活化过程可以利用上述活化液在超声，160℃～180℃条件下保温15min以上进行活化。超声的时间可以根据反应物用量以及超声
频率进行确定。例如，超声17分钟，并在170℃的条件下保温20min。上述条件下的敏化和活化过程能够确保不规则陶瓷颗粒表面具有较高的催化活性，较高的催化活性才能在不规则陶瓷表面镀覆金属。对于活化
试剂而言，本发明的活化用试剂还可以为硝酸
银等试剂。
[0021] 在本实施例中，对于步骤S100对不规则陶瓷颗粒进行第一金属镀覆而言，在不规则陶瓷颗粒表面预先镀覆一层厚度较薄但全覆盖不规则颗粒表面的金属，可以使没有导电性的陶瓷颗粒具有良好的导电性，可以满足后续电镀对不规则陶瓷颗粒导电性的要求。所述预镀覆可以在不规则陶瓷颗粒表面预镀金属镍或金属
铜或者其他能够通过化学镀在不规则陶瓷颗粒表面镀覆上的金属。
[0022] 例如，对于第一金属为镍而言，所述预镀金属镍的方法可以包括以下步骤：
[0023] S101，将镍盐溶液与络合剂
柠檬酸钠溶液混合，加入还原剂次
磷酸钠溶液，搅拌均匀后加入缓冲剂
硼酸溶液，调节pH至8～9，得到含有镍离子镀液。所述镍盐可以是
硫酸镍、硝酸镍等镍盐。
[0024] 以上，具体的，含有镍离子的镀液可以通过以下步骤得到：称取一定量的硫酸镍放入烧杯中，加水后置于磁力搅拌器上搅拌得到溶液a；然后称取柠檬酸钠溶解后得到柠檬酸钠溶液，并将a溶液缓慢倒入柠檬酸钠溶液中，搅拌均匀后得到溶液b；将次磷酸钠溶解后缓慢倒入溶液b中，搅拌均匀得到溶液c；称取一定量的硼酸加热并搅拌，溶解后缓慢倒入溶液c中，搅拌均匀得溶液d；采用氢
氧化钠调节溶液d的pH至8～9之间，得到含有镍离子的镀液。
[0025] S102，将活化处理后的不规则陶瓷颗粒加入所述含有镍离子镀液中，在搅拌速度为250rpm～350rpm，温度为50℃～70℃的条件下进行镀覆，得到表面镀覆有镍镀层的不规则陶瓷颗粒。例如，可以在300rpm的转速下，60℃的水浴条件下进行镀覆。
[0026] 在本实施例中，在步骤S200对镀覆有第一金属的不规则陶瓷颗粒进行第二金属镀覆中，第二金属可以铜、铬或者锰等金属。当然，本发明的第二金属不限于此，由于在不规则的陶瓷颗粒表面镀覆了第一金属层，因此第二金属可以为在水溶液或者离子液体中能够沉积出的金属均可。由于本身陶瓷颗粒不导电，直接对未经处理的陶瓷颗粒进行电镀很难实现。本发明将不导电的陶瓷颗粒进行第一金属镀覆以后，使陶瓷颗粒表面具有较好的导电性，能够确保第二种金属电镀的进行。由于本发明的颗粒为不规则的陶瓷颗粒，在第二金属镀覆过程中，可能在颗粒与颗粒之间存在接触不好或者颗粒距离阴极
导线的距离较远，导致电流无法确保通过每一颗陶瓷颗粒，致使部分陶瓷颗粒的表面没有被金属化。因此，本发明设置了导电网。所述导电网能够将若干颗不规则的陶瓷颗粒聚集在一起，例如，导电网可以用金属丝编织而成，导电网将陶瓷颗粒包覆在一起，并且导电网的金属丝均匀覆盖在陶瓷颗粒表面，确保颗粒与颗粒之间以及颗粒与导电构件之前能够有较好的接触，确保每颗陶瓷颗粒均能通上电流。以导电网和镀覆有第一金属层的不规则陶瓷颗粒为阴极，含有第二金属的离子液体为镀覆液，金属片为阳极，施加一定的电流和加热温度进行电镀。所述阴极还可以包括阴极线，阴极线的一端与电源负极连接，另一端与导电网连接。
[0027] 进一步的，第二金属镀覆的温度可以为40℃～100℃，电流为40mA～200mA。更进一步的，可以在温度为53℃～68℃，电流为51mA～67mA的条件下进行镀覆。
[0028] 以上，例如，可以在镀覆有第一种金属的陶瓷颗粒表面镀覆铜。镀覆铜的方法可以包括：在离子液体(例如ChCl-EG)或水中加入铜盐(例如硫酸铜、硝酸铜等)，以铜片为阳极，在温度为60℃，电流在60mA的条件下进行镀覆，得到表面镀覆有铜的陶瓷颗粒。
[0029] 在本实施例中，所述不规则陶瓷颗粒的粒径可以为1mm以上。对于颗粒较大，表面形貌较为规则的陶瓷颗粒或者陶瓷件，由于尺寸大，表面形貌规则，使得颗粒与颗粒相互之间的接触面积大，对于电镀而言是较易进行的。但是本发明的陶瓷颗粒为不规则形状，导致颗粒与颗粒之间的接触面很小，不易导电，因此，不规则的陶瓷颗粒必须与导电网配合使用。如果不规则的陶瓷颗粒太小，会形成致密的堆积，
电解液较难流入堆积的内部，也较难镀覆上第二金属。因此，不规则陶瓷颗粒的粒径应该在1mm以上。进一步的，本发明的金属化方法尤其适用于颗粒较小并且不规则的陶瓷颗粒镀覆。不规则陶瓷颗粒的粒径可以在1mm～5mm之间。
[0030] 在本实施例中，所述不规则陶瓷颗粒可以为氧化锆增韧氧化
铝陶瓷颗粒(ZTA)、氧化铝、氧化锆和
碳化物中的一种。当然，本发明的不规则陶瓷不限于此。
[0031] 在本实施例中，所述第一金属镀层的厚度可以为5μm～10μm。厚度太薄，可能镀覆时间短，不能确保每颗陶瓷颗粒都能镀覆上第一金属。厚度太厚，造成浪费。当然，第一金属镀层的厚度不限于此，能够全覆盖不规则陶瓷颗粒即可。
[0032] 在本实施例中，所述导电网可以如图1所示的导电网，所述导电网为不锈
钢材质的导电网。导电网包括
外圈的
不锈钢圈11(a)以及设置在不锈钢圈里面的若干不锈钢线11(b)。若干不锈钢线11(b)相互交织组成不锈钢导电网。阴极导线12为铜导线。铜导线的一端与不锈钢圈连接，另一端与电源的阴极连接。不规则的陶瓷颗粒13分布在不锈钢线导电网上。所述导电网还可以是有金属线编织成的导电袋。所述不规则的陶瓷颗粒填充在所述导电袋中。
[0033] 在本实施例中，本发明的金属化方法还可以通过第二金属镀覆过程的温度、电流调节控制镀覆金属的厚度。
[0034] 为了更好地理解本发明的上述示例性实施例，下面结合具体示例对其进行进一步说明。
[0035] 示例1
[0036] 对不规则的ZTA陶瓷颗粒进行清洗和粗化处理。将Ni(AC)2、NaH2PO2、乙醇和蒸馏水按体积比1:1:15:2配制得活化液。将清洗和粗化的ZTA陶瓷颗粒加入到活化液中超声10min后在170℃下保温20min，得到活化处理后的ZTA陶瓷颗粒。使用的不规则ZTA陶瓷颗粒的表面形貌如图2所示，其中，图2(a)和图2(b)是不同放大倍数的扫面电镜图。
[0037] 将硫酸镍放入烧杯中，加水后置于磁力搅拌器上搅拌得到a溶液；然后称取柠檬酸钠溶解后得到柠檬酸钠溶液，并将a溶液缓慢倒入柠檬酸钠溶液中，搅拌均匀得b溶液；将次磷酸钠溶解后缓慢倒入b溶液中，搅拌均匀得c溶液；将称取的硼酸加热并搅拌，溶解后缓慢倒入c溶液中，搅拌均匀得d溶液；采用氢氧化钠调节d溶液的pH至8.5，得到镀液。在旋转
蒸发器中放入预处理后的活化处理后的ZTA陶瓷颗粒及镀液，在300rpm的转速，60℃的水浴条件下进行
化学镀镍，得到表面镀覆有Ni的ZTA陶瓷颗粒。ZTA陶瓷颗粒预镀Ni后的表面形貌如图3所示，图3(a)和图3(b)是不同放大倍数的扫面电镜图。从图3中可以看出，金属Ni均匀分布在ZTA陶瓷颗粒的表面，并且覆盖了ZTA陶瓷颗粒的全部表面。
[0038] 在离子液体ChCl-EG中加入硫酸铜为电解液，以铜片为阳极，图1中的导电网络以及表面镀覆有Ni的ZTA陶瓷颗粒整体为阴极，在电流为60mA，温度为60℃，搅拌速度为200rpm的条件下进行镀覆，得到表面镀覆有金属Cu的ZTA陶瓷颗粒。表面镀覆Cu的ZTA陶瓷颗粒形貌如图4所示，图4(a)和图4(b)是不同放大倍数的扫面电镜图。从图中可以表明，ZTA陶瓷颗粒镀覆有分布均匀的铜颗粒并且致密的包覆在ZTA陶瓷颗粒表面。表面镀覆有金属Cu的ZTA陶瓷颗粒的截面线扫描图如图5所示，其中，图5(a)和图5(b)是不同放大倍数图，金属镀层的厚度可以达到57.76μm。图5(c)是线扫描的能谱图(cps表示峰强度，横坐标表示金属层厚度)。图5表面ZTA陶瓷颗粒表面的镀层均匀，金属Ni镀覆在ZTA陶瓷颗粒表面，金属Cu在金属Ni表面进行镀覆生长。
[0039] 综上所述，本发明通过在不规则陶瓷颗粒表面镀覆一层金属以后再进行电镀，在电镀过程中配合导电网形成具有良好导电性能的阴极，能够在不规则陶瓷颗粒的表面镀覆多种类型的金属，并且镀覆上的金属层厚度较厚，能够控制镀覆金属层的厚度。
[0040] 尽管上面已经通过结合示例性实施例描述了本发明，但是本领域技术人员应该清楚，在不脱离
权利要求所限定的精神和范围的情况下，可对本发明的示例性实施例进行各种
修改和改变。
