本發明涉及殼層結構粉體，具體涉及一種zrw2o8@zro2-cu雙殼層結構粉體及其制備方法和應用。
背景技術：
1、如今制動盤的材料制備方法有很多種，例如：粉末冶金法、攪拌鑄造法和激光熔覆等。激光熔覆技術有著急冷急熱的特點，可以得到更為細小的晶粒，可以大幅度提高制動盤材料的性能。但是激光熔覆面臨著一個巨大的挑戰，在激光熔覆的溫度太高，在熔覆過程中會產生熱應力，可能會使材料產生裂紋，有研究發現在熔覆材料中加入具有負熱膨脹性的材料鎢酸鋯(zrw2o8)可以有效地減小熱應力，從而抑制裂紋的萌生。
2、但是zrw2o8在800℃左右就會分解為zro2和wo4，如果想要zrw2o8在激光熔覆作用下仍然能夠具有這種負熱膨脹的作用，就需要抑制zrw2o8的分解，本發明擬在zrw2o8表面包裹一層耐熱抗高溫的材料，以期能夠吸收或者隔絕激光熔覆產生的大量熱。
技術實現思路
1、本發明的目的在于提供一種zrw2o8@zro2-cu雙殼層結構粉體及其制備方法，該雙殼層結構粉體能夠緩解鎢酸鋯受熱分解，并且能夠與激光熔覆所用金屬相結合良好。
2、為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：
3、一種zrw2o8@zro2-cu雙殼層結構粉體，其為核殼結構，且具有雙殼層結構，即內核之外依次包覆內殼層和外殼層；其中：內核為各向異性的負熱膨脹材料鎢酸鋯(zrw2o8)，內殼層為具有耐高溫、低熱膨脹和高硬度的氧化鋯(zro2)，外殼層為對陶瓷和金屬具有良好潤濕性的金屬銅。
4、進一步地，所述鎢酸鋯(zrw2o8)的尺寸為6-26μm，鎢酸鋯包覆氧化鋯(zrw2o8@zro2)后的zro2內殼層厚度為2-6μm，zrw2o8@zro2-cu雙殼層結構粉體的cu外殼層厚度為2-4μm。
5、進一步地，所述zrw2o8@zro2-cu雙殼層結構粉體的制備方法，包括如下步驟：
6、(1)制備鎢酸鋯懸濁液：
7、用量筒量取適量正丁醇鋯，將其加入盛有鎢酸鋯粉末的燒杯中并攪拌10-15min，隨后將燒杯放入超聲清洗機中進行超聲分散，再經攪拌后獲得穩定的鎢酸鋯懸濁液；
8、(2)制備氧化鋯包覆鎢酸鋯粉體：
9、在磁力攪拌條件下在盛放有鎢酸鋯懸濁液的燒杯中緩慢滴加去離子水，使正丁醇鋯發生水解反應，生成的氫氧化鋯包裹在鎢酸鋯表面，反應完成后對所得混合物料進行真空抽濾，先用酒精抽濾洗去未水解的正丁醇鋯，再用去離子水抽濾洗去剩余的酒精；將抽濾后所得的固態產物經干燥處理后獲得復合粉體前驅體；所述復合粉體前驅體在馬弗爐中進行煅燒處理，以使氫氧化鋯分解成氧化鋯，獲得zrw2o8@zro2塊狀結構，在研缽中研磨即得到氧化鋯包覆的鎢酸鋯粉體(zrw2o8@zro2粉體)；
10、(3)制備zrw2o8@zro2-cu雙殼層結構粉體：
11、將步驟(2)制備的氧化鋯包覆鎢酸鋯粉體(zrw2o8@zro2粉體)在鹽酸溶液中進行酸化處理后，再進行敏化與活化處理，活化處理后的粉末在銅鍍液中進行銅的包覆，完成后用去離子水以及酒精清洗，然后將其放入真空干燥箱進行干燥，獲得所述zrw2o8@zro2-cu雙殼層結構粉體。
12、進一步地，步驟(1)中，所述鎢酸鋯粉末粒徑為6-26μm，外觀為光滑不規則的多面體結構。
13、進一步地，步驟(1)中，所述正丁醇鋯與鎢酸鋯粉末的比例為(20-40)ml：(2-4)g；在超聲清洗機中超聲分散時間為10-30min，超聲分散后的攪拌時間為5-10min。
14、進一步地，步驟(2)中，所述磁力攪拌在恒溫加熱磁力攪拌機中進行，攪拌時間1.5-2.5h，攪拌溫度設置為30-50℃，加入去離子水的體積為正丁醇鋯體積的3％～15％。
15、進一步地，步驟(2)中，所述真空抽濾在真空抽濾機中進行，先在酒精沖洗條件下抽濾3-5次，再在去離子水沖洗條件下抽濾3-5次。
16、進一步地，步驟(2)中，所述干燥處理在真空干燥箱中進行，干燥時間為8-10h，干燥溫度50-60℃。
17、進一步地，步驟(2)中，所述煅燒處理的溫度為450-550℃，煅燒時間為3.5-4.5h，煅燒后粉末自然冷卻至室溫，用研缽進行研磨。
18、進一步地，步驟(3)中，所述酸化處理是指將氧化鋯包覆鎢酸鋯粉體置于濃度10wt.％的鹽酸中浸泡0.5-1h；所述敏化處理用的敏化液為氯化亞錫溶液，敏化時間10-20min；所述活化處理用的活化液為氯化鈀溶液，活化時間10-20min；活化后的粉末放入銅鍍液中進行鍍銅，發生氧化還原反應形成一層致密的銅殼結構，鍍銅結束之后先用去離子水攪拌清洗3-5次，再用無水乙醇攪拌清洗2-3次；最后在真空干燥箱于50-60℃干燥2-4h。
19、進一步地，所述氯化亞錫溶液(敏化液)中，氯化亞錫(sncl2·h2o)20g/l，鹽酸(hcl)40ml/l，其余為水；
20、進一步地，所述氯化鈀溶液(活化液)中，氯化鈀(pdcl2)0.25g/l，鹽酸(hcl)2.5ml/l，其余為水；
21、進一步地，所述銅鍍液組成為：五水硫酸銅(cuso4·5h2o)16-20g/l，酒石酸鉀鈉(knac4h4o6·4h2o)20-25g/l，edta-2na?25-30g/l，氫氧化鈉(naoh)12-20g/l，甲醛12-20ml/l，其余為水。
22、進一步地，該zrw2o8@zro2-cu雙殼層結構粉體應用于激光熔覆中，將其加入所用熔覆材料中；該雙殼層結構粉體可以較好地保護其鎢酸鋯的負熱膨脹性，降低鎢酸鋯在熔覆及焊接過程中的損耗，減小金屬熔覆、焊接過程中的熱膨脹性能，進而可以減少部分材料在急冷急熱環境下產生的應力造成的裂紋。
23、本發明與現有技術相比具有以下優勢：
24、1、本發明制備的zrw2o8@zro2-cu雙殼層結構粉體可以在一定程度上降低熔覆材料因快速溫度變化產生的裂紋，并且在一定程度上提高了陶瓷相與金屬相界面結合性較差的性能。
25、2、本發明采用的是在zrw2o8粉體上包覆一層zro2顆粒，形成zrw2o8@zro2核殼式結構。主要目的是讓zro2殼體保護核心結構zrw2o8，保護其負熱膨脹性能，zro2殼體能夠起到隔絕、吸收熱量的作用。但是外層的zro2為陶瓷結構，與金屬之間的界面結合性較差，為了能夠讓zrw2o8@zro2核殼式結構能夠更好的與金屬材料結合，在zrw2o8@zro2核殼式結構表面再包覆一層銅殼，可以起到潤濕金屬，解決金屬相與陶瓷相界面結合性以及分散均勻性較差的問題。
1.一種zrw2o8@zro2-cu雙殼層結構粉體，其特征在于：該粉體為核殼結構，且具有雙殼層結構，即內核之外依次包覆內殼層和外殼層；其中：內核為各向異性的負熱膨脹材料鎢酸鋯(zrw2o8)，內殼層為具有耐高溫、低熱膨脹和高硬度的氧化鋯(zro2)，外殼層為對陶瓷和金屬具有良好潤濕性的金屬銅。
2.根據權利要求1所述的zrw2o8@zro2-cu雙殼層結構粉體，其特征在于：所述鎢酸鋯(zrw2o8)的尺寸為6-26μm，鎢酸鋯包覆氧化鋯(zrw2o8@zro2)后的zro2內殼層厚度為2-6μm，zrw2o8@zro2-cu雙殼層結構粉體的cu外殼層厚度為2-4μm。
3.根據權利要求1或2所述的zrw2o8@zro2-cu雙殼層結構粉體的制備方法，其特征在于：該方法包括如下步驟：
4.根據權利要求3所述的zrw2o8@zro2-cu雙殼層結構粉體的制備方法，其特征在于：步驟(1)中，所述鎢酸鋯粉末粒徑為6-26μm，外觀為光滑不規則的多面體結構。
5.根據權利要求3所述的zrw2o8@zro2-cu雙殼層結構粉體的制備方法，其特征在于：步驟(1)中，所述正丁醇鋯與鎢酸鋯粉末的比例為(20-40)ml：(2-4)g；在超聲清洗機中超聲分散時間為10-30min，超聲分散后的攪拌時間為5-10min。
6.根據權利要求3所述的zrw2o8@zro2-cu雙殼層結構粉體的制備方法，其特征在于：步驟(2)中，所述磁力攪拌在恒溫加熱磁力攪拌機中進行，攪拌時間1.5-2.5h，攪拌溫度設置為30-50℃，加入去離子水的體積為正丁醇鋯體積的3％～15％。
7.根據權利要求3所述的zrw2o8@zro2-cu雙殼層結構粉體的制備方法，其特征在于：步驟(3)中，所述酸化處理是指將氧化鋯包覆鎢酸鋯粉體置于濃度10wt.％的鹽酸中浸泡0.5-1h；所述敏化處理用的敏化液為氯化亞錫溶液，敏化時間10-20min；所述活化處理用的活化液為氯化鈀溶液，活化時間10-20min；活化后的粉末放入銅鍍液中進行鍍銅，發生氧化還原反應形成一層致密的銅殼結構，鍍銅結束之后先用去離子水攪拌清洗3-5次，再用無水乙醇攪拌清洗2-3次；最后在真空干燥箱于50-60℃干燥2-4h。
8.根據權利要求7所述的zrw2o8@zro2-cu雙殼層結構粉體的制備方法，其特征在于：所述氯化亞錫溶液(敏化液)中，氯化亞錫(sncl2·h2o)20g/l，鹽酸(hcl)40ml/l，其余為水；
9.根據權利要求1或2所述的zrw2o8@zro2-cu雙殼層結構粉體的應用，其特征在于：該zrw2o8@zro2-cu雙殼層結構粉體應用于激光熔覆中，將其加入所用熔覆材料中；該雙殼層結構粉體可以較好地保護其鎢酸鋯的負熱膨脹性，降低鎢酸鋯在熔覆及焊接過程中的損耗，減小金屬熔覆、焊接過程中的熱膨脹性能，進而可以減少部分材料在急冷急熱環境下產生的應力造成的裂紋。