一種可用于空心陶瓷微珠吸波材料的表面改性液的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種可用于空心陶瓷微珠吸波材料的表面改性溶液和工藝，屬于無機(jī) 非金屬功能材料技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 吸波隱身技術(shù)作為提高武器系統(tǒng)生存、突防以及縱深打擊能力的有效手段，各國 給予了高度重視。近年來，世界各軍事強(qiáng)國竟相研究雷達(dá)吸波隱身材料和隱身技術(shù)，傳統(tǒng)的 吸波材料，如鐵氧體類、金屬磁性材料、導(dǎo)電高聚物材料、陶瓷類材料等由于在密度、吸收頻 帶窄等方面的原因，已很難滿足隱身材料"薄、輕、寬、強(qiáng)"的要求，因此，新型雷達(dá)吸波材料 的開發(fā)成為主要的研究方向。
[0003] 此外，各種新型的武器裝備都附加了各種電子設(shè)備，易受到周圍環(huán)境中的電磁輻 射而不能正常工作。因此，吸波材料的應(yīng)用也可提高武器裝備上電子設(shè)備的安全性和可靠 性。
[0004] 空心陶瓷微珠是一種全新的空心微球材料，是將陶瓷材料制備技術(shù)與空心微珠相 結(jié)合，制備出的一種新型吸波材料，這種材料不僅具有中空的結(jié)構(gòu)還具有陶瓷材料優(yōu)良的 物理性能。目前作者所在的課題組采用自反應(yīng)淬熄法成功地制備出了系列不同組成的空心 陶瓷微球材料，這些體系成球率優(yōu)良，粒徑分布均勻（40~60μm)。這些體系在2~18GHz 范圍內(nèi)都具備了一定的吸波特性，但是在頻帶寬上還不能夠滿足軍事需求。
[0005] 如果采用化學(xué)的方法對其進(jìn)行表面改性，在其表面形成具有一定吸波性能的材 料，其頻帶寬將會擴(kuò)展，本發(fā)明就是以前期制備的空心陶瓷微珠為基礎(chǔ)材料，采用超聲波化 學(xué)鍍的方法，對其表面進(jìn)行改性，以提高其吸波頻帶寬。
[0006] 化學(xué)鍍是一種不加外電源，利用適當(dāng)還原劑，使溶液中的金屬離子有選擇地在經(jīng) 催化劑活化的表面上，還原析出而形成金屬鍍層的化學(xué)處理方法，它具有不受基材形狀限 制、簡便易行、鍍層可控性強(qiáng)等優(yōu)勢。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是在空心陶瓷微珠吸波材料的基礎(chǔ)上，采用超聲波化學(xué)鍍的方法， 對其表面進(jìn)行改性，提供前處理液和化學(xué)鍍液的基礎(chǔ)配方以及工藝。
[0008] 1、前處理液的組成及配方如下（水溶液）：
[0009] (1)粗化液的組成及配方
[0010] 鹽酸（HC1，37 %，質(zhì)量百分含量）40mL·L1
[0011] 氫氟酸（HF，40%，質(zhì)量百分含量）10mL·L1
[0012] (2)敏化液的組成及配方
[0013] 氯化亞錫 0·lOmol·L1
[0014] 鹽酸（HC1，37 %，質(zhì)量百分含量）5〇mL·L1
[0015] 錫 O.CMOmol.L1
[0016] (3)活化液的組成及配方
[0017] 氯化鈀 1. 1X103mol·L1
[0018] 鹽酸（HC1，37 %，質(zhì)量百分含量）10mL·L1
[0019] 氯化鈉 2·0ι?ο1·Ι/
[0020] (4)還原液的組成及配方
[0021] 次亞磷酸鈉 0· 25mol·L1
[0022] 肼 0·lOmol·L1
[0023] 2、化學(xué)鍍液的組成及配方如下（水溶液）：
[0024]
[0025] 本發(fā)明具有以下主要優(yōu)點(diǎn)：
[0026] ①本表面改性液均為水溶液，配制簡單，使用方便，對環(huán)境無污染；
[0027] ②本前處理和化學(xué)鍍工藝采用超聲波震蕩，對空心陶瓷微珠進(jìn)行表面改性，分散 效果比較好，形成的鍍層比較均勻；
[0028] ③利用本表面改性液主要是在空心陶瓷微珠吸波材料表面形成一層Ni-Co磁性 合金層材料，對擴(kuò)展其吸波頻帶寬具有重要的作用。
[0029] 實(shí)施方式
[0030] 1、超聲波化學(xué)鍍前處理工藝如下：
[0031] (1)用電子天平準(zhǔn)確稱量空心陶瓷微珠（40~60μm) 5g，備用；
[0032] (2)取粗化液50mL，將稱量好的空心陶瓷微珠放入其中，在室溫下，加超聲波震蕩 15min，過濾清洗后，100°C烘干；
[0033] (3)取敏化液50mL，加入上述粗化后的空心陶瓷微珠，在室溫下，加超聲波震蕩 15min，過濾清洗后，100°C烘干；
[0034] (4)取活化液50mL，加入上述敏化后的空心陶瓷微珠，在室溫下，加超聲波震蕩 15min，過濾清洗后，100°C烘干；
[0035] (5)取還原液50mL，加入上述活化后的空心陶瓷微珠，在室溫下，加超聲波震蕩 15min，過濾清洗后，100°C烘干。
[0036] 2、超聲波化學(xué)鍍工藝如下：
[0037] (1)取化學(xué)鍍液100mL，用氨水調(diào)節(jié)其pH為8~9,升溫至80±3°C，預(yù)熱lOmin;
[0038] (2)加入上述經(jīng)過前處理的空心陶瓷微珠，加超聲波震蕩，恒溫80±3°C反應(yīng)lh， 過濾后，用蒸餾水清洗干凈，100°c烘干。
[0039] 3、空心陶瓷微珠吸波材料表面改性前后的表征
[0040] (1)空心陶瓷微珠表面改性前后的SEM照片
[0041] 見說明書附圖1和圖2。由說明書附圖1和圖2可知，空心陶瓷微珠表面改性后， 明顯鍍覆上了一層物質(zhì)，說明了本表面改性液和工藝處理是可行的。
[0042] (2)空心陶瓷微珠表面改性前后的能譜圖
[0043] 見說明書附圖3和圖4。由說明書附圖3和圖4可知，空心陶瓷微珠表面改性后， 明顯出現(xiàn)了Ni和Co的吸收峰，而改性前空心陶瓷微珠的主要成分Fe和Ba的吸收峰發(fā)生 了下降，說明了利用本表面改性液和工藝處理后，在空心陶瓷微珠表面形成了Ni-Co磁性 合金層的材料。
[0044] (3)空心陶瓷微珠表面改性前后的吸波性能
[0045] 見說明書附圖5和圖6。由說明書附圖5和圖6可知，在2~18GHz范圍，空心陶 瓷微珠表面改性前的吸波反射率小于-10dB的帶寬為2. 11GHz(9. 62~11. 73GHz)，最低 反射率為-24. 9dB，而經(jīng)過表面改性后，吸波反射率小于-10dB的帶寬為4. 27GHz(7. 96~ 12. 23GHz)，最低反射率為-26.ldB，因而利用本表面改性液，對空心陶瓷微珠表面進(jìn)行改性 后，其吸波帶寬明顯發(fā)生了擴(kuò)展，最小反射率也有所降低。 【附圖說明】 圖1是空心陶瓷微珠吸波材料表面改性前的SEM照片圖；圖2是空心陶瓷微珠吸波材 料表面改性后的SEM照片圖；圖3是空心陶瓷微珠吸波材料表面改性前的能譜圖；圖4是空 心陶瓷微珠吸波材料表面改性后的能譜圖；圖5是空心陶瓷微珠吸波材料表面改性前的反 射率曲線圖；圖6是空心陶瓷微珠吸波材料表面改性后的反射率曲線圖。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種可用于空心陶瓷微珠吸波材料的表面改性液，其特征在于其前處理液和化學(xué)鍍 液的組成及配方（水溶液）： (1) 前處理液的組成及配方 ① 粗化液的組成及配方 鹽酸（HC1，37%，質(zhì)量百分含量）40H1L.L1 氫氟酸（HF，40%，質(zhì)量百分含量）lOmL.L1 ② 敏化液的組成及配方 氯化亞錫 0. lOmol·L1 鹽酸（HC1，37%，質(zhì)量百分含量）50H1L.L1 錫 0·040mol·L 1 ③ 活化液的組成及配方 氯化把 1. 1X10 3mol·L1 鹽酸（HC1，37%，質(zhì)量百分含量）lOmL.L1 氯化鈉 2. Omol·L 1 ④ 還原液的組成及配方 次亞磷酸鈉 0· 25mol·L1 餅 0· lOmol·L 1 (2) 化學(xué)鍍液的組成及配方2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可用于空心陶瓷微珠吸波材料的表面改性液，其特征在 于其前處理液由粗化、敏化、活化和還原四種溶液組成，每種前處理液與空心陶瓷微珠的使 用量比例分別為50mL: 5g。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可用于空心陶瓷微珠吸波材料的表面改性液，其特征在 于其化學(xué)鍍液的主鹽為硫酸鎳和硫酸鈷，應(yīng)用于空心陶瓷微珠吸波材料的表面改性，能夠 形成Ni-Co磁性合金層，具有擴(kuò)展其在2~18GHz范圍內(nèi)的吸波頻帶寬。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可用于空心陶瓷微珠吸波材料的表面改性液，其特征在 于化學(xué)鍍液所使用的還原劑為次亞磷酸鈉和肼的復(fù)配；絡(luò)合劑為檸檬酸三鈉和酒石酸鉀鈉 的復(fù)配；穩(wěn)定劑為硫酸銨和硫脲的復(fù)配；表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉；化學(xué)鍍液與空 心陶瓷微珠的使用量比例為lOOmL: 5g。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種可用于空心陶瓷微珠吸波材料的表面改性液，主要有前處理液和化學(xué)鍍液組成，前處理液由粗化、敏化、活化和還原液組成，化學(xué)鍍液由主鹽硫酸鎳和硫酸鈷，還原劑次亞磷酸鈉和肼，絡(luò)合劑檸檬酸三鈉和酒石酸鉀鈉，穩(wěn)定劑硫酸銨和硫脲，表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉組成。本表面改性液均為水溶液，配制簡單，使用方便，對環(huán)境無污染；表面改性方法采用化學(xué)鍍加超聲波震蕩，分別進(jìn)行前處理和化學(xué)鍍；本表面改性液主要是應(yīng)用于空心陶瓷微珠吸波材料表面，經(jīng)過改性后，形成一層Ni-Co磁性合金層，對擴(kuò)展其吸波頻帶寬具有重要的作用，對開發(fā)新型雷達(dá)吸波材料具有重要的意義。
【IPC分類】C23C18/50, C23C18/18, C04B41/88, C23C18/48
【公開號】CN105296968
【申請?zhí)枴緾N201410252280
【發(fā)明人】李志廣, 王建江, 黃紅軍, 胡建偉, 俞梁
【申請人】中國人民解放軍軍械工程學(xué)院
【公開日】2016年2月3日
【申請日】2014年6月10日