[发明专利]一种TiC-Cr₇C₃-CNTs/铁基表面复合材料及其制备方法有效

申请号：	201410667354.1	申请日：	2014-11-20
公开（公告）号：	CN104388928A	公开（公告）日：	2015-03-04
发明（设计）人：	吴钱林;李文戈;钟宁;刘伯洋;胡肇炜;尹莉	申请（专利权）人：	上海海事大学
主分类号：	C23C24/10	分类号：	C23C24/10
代理公司：	上海伯瑞杰知识产权代理有限公司 31227	代理人：	吴瑾瑜
地址：	201306 上海市***	国省代码：	上海;31
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摘要：
搜索关键词：	一种 tic cr sub cnts 表面复合材料及其制备方法
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【说明书】：

技术领域

本发明属于材料表面工程领域，特别涉及一种TiC-Cr₇C₃-CNTs/铁基表面复合材料及其制备方法。

背景技术

随着碳纳米管(CNT_S)制备技术的快速发展和其优异性能被不断的认识，在金属表面工程领域引入CNT_S的研究开始受到学界的关注。CNT_S在表面工程中的应用主要有以下几个方面的作用：减摩作用、耐磨作用、耐蚀作用。

目前对于CNT_S增强金属表面涂层研究存在的难点：1)由于CNT_S所特有的大长径比的管状结构及相互缠绕的弯曲状态和高表面能，使其在制备复合材料时，难以与粉末基料混匀；2)与常用金属界面相容性不好导致结合强度低等。因此，解决CNT_S的均匀分散以及与基体的界面相容性问题已成为制备CNT_S增强金属表面复合材料的关键。

目前，针对以上问题，国内外学者也展开了相应的研究。常用的方法是在液相中对CNT_S进行超声波分散、机械球磨等物理法和表面化学修饰、表面改性等化学法，尽量减弱CNT_S的团聚趋势和改善其润湿性,然而在后续的工艺中还是很难避免CNT_S的团聚。鉴于此，寻求理想的方法和工艺，在金属表面制备均匀分散且与基体结合强度高的CNT_S增强或与其他增强相复合增强的涂层，已成为金属基表面复合材料的重要研究课题，而激光反应熔覆技术则为此提供了可能。

与其他表面改性技术不同，激光熔覆所具有的特点将有助于解决CNT_S在金属基复合材料中的应用难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种TiC-Cr₇C₃-CNTs/铁基表面复合材料，该复合材料与基本粘结强度高、不易脱落，耐腐蚀性优异，硬度高。

本发明的另一个目的是提供这种TiC-Cr₇C₃-CNTs/铁基表面复合材料的制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种TiC-Cr₇C₃-CNTs/铁基表面复合材料的制备方法，其步骤包括，

(1)将Fe-Cr-Ni不锈钢材料进行预处理，然后在680-700℃的68％CO-31％H₂-1％H₂O过饱和碳气氛中反应18-22h，不锈钢表面得到分布均匀的CNTs，称重不锈钢反应前后的重量，差值为增碳重量；优选的，反应温度为680℃。

(2)根据增碳重量，称重Ti粉和Ni并混合，采用激光熔覆同步送粉技术，反应制备得到TiC-Cr₇C₃-CNTs/铁基表面复合材料；反应条件是激光功率为3000W，光斑直径10mm，搭接率为18％，扫描速度为1.0mm/s；

所述步骤(1)中，Fe-Cr-Ni不锈钢材料预处理方法为，将不锈钢分别经过水砂纸打磨、超声清洗，热风吹干。优选的，该水砂纸的型号为600^#。

所述步骤(2)中，Ti粉的重量为增碳重量的3-4倍。优选的，所述Ti粉的重量为增碳重量的3.5倍。合适的加入配比，有利于获得数量较多且分散均匀度也高的CNTs增强相。

所述步骤(2)中，Ti粉和Ni粉的重量比为1:1。等重量的Ni的加入，缓解了TiC自蔓延合成反应的剧烈程度，以使激光熔覆可在平稳的条件下进行，提高了涂层质量。

所述步骤(2)中，Ti粉和Ni粉的粒径为300目。Ti粉和Ni粉粒径的大小，影响了涂层质量。