[发明专利]一种石墨烯-铜-非晶复合涂层的制备方法有效

专利信息
申请号: 201710569965.6 申请日: 2017-07-13
公开(公告)号: CN107354421B 公开(公告)日: 2019-07-05
发明(设计)人: 褚振华;魏福双;杨勇;相瑞;董艳春;陈学广;王磊;阎殿然;何继宁;张春月 申请(专利权)人: 河北工业大学
主分类号: C23C4/067 分类号: C23C4/067;C23C4/134;C23C4/131;C23C4/129;B22F1/00
代理公司: 天津翰林知识产权代理事务所(普通合伙) 12210 代理人: 赵凤英
地址: 300130 天津市红桥区*** 国省代码: 天津;12
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摘要:
搜索关键词: 复合涂层 石墨烯 非晶 制备 复合粉 热喷涂 喷涂 非晶涂层 预处理 热喷涂过程 复合粉末 工件表面 工件基体 磨损失重 摩擦系数 耐磨性能 试样表面 一步处理 粘结底层 清洁化 粒径 喷砂 喂料 复合
【权利要求书】:

1.一种石墨烯-铜-非晶复合涂层的制备方法,其特征为该方法包括以下步骤:

第一步,制备石墨烯-金属铜复合粉

(1)将羧甲基纤维素钠和去离子水在80-100℃下搅拌0.5-2小时,得到粘结剂;其中,质量比羧甲基纤维素钠:去离子水=1:500-1000;

(2)制备浆料:向上步(1)中得到的粘结剂中加入氧化石墨烯粉、金属粉、分散剂和去离子水,得到混合浆料;

其中,分散剂为多聚磷酸钠,其质量为粉体总质量的0.5%-3%;氧化石墨烯粉质量为金属粉质量的0.1%-10%;粘结剂质量为粉体总质量的30%-70%;本步骤中,去离子水的加入量为粉体总质量的40%-300%;所述的粉体总质量为氧化石墨烯粉与铜粉质量之和;

所述的金属粉为铜粉或铜合金粉的一种或几种,粉体的粒径为3-5 μm;

(3)将步骤(2)得到的浆料进行机械搅拌0.5~3小时,或者超声波震荡3-20分钟后再机械搅拌0.5~3小时;

(4)将上步搅拌好的浆料加入到喷雾造粒设备中,进行喷雾造粒,得到粉末粒径为10~100 μm的复合喂料粉;

所述的喷雾造粒设备为喷雾干燥塔,进口温度为220-260℃,设置喷雾干燥塔的出口温度为100℃-140℃,喷雾干燥塔中雾化盘的转速为15000-30000 r/min;

(5)将(4)得到的复合喂料粉在真空热处理炉中,气体保护气氛下进行热还原,得到石墨烯-铜复合粉;

第二步,制备石墨烯-铜-铁基非晶复合粉

将第一步制备好的石墨烯-铜复合粉与铁基非晶粉进行机械混合0.5-2 小时,得到石墨烯-铜-铁基非晶混合喂料粉,其中,石墨烯-铜复合粉质量为铁基非晶粉质量的1%-50%;

第三步,制备石墨烯-铜-铁基非晶复合涂层

(1)喷涂前将基体打磨后清洗;

(2)将上步得到的基体进行表面喷砂;

(3)在基体表面喷大约80-120 μm厚度的镍包铝粘结底层;其中Ni/Al的粒度为-140~+320目;

(4)以第二步得到的石墨烯-铜-铁基非晶混合粉作为喂料粉,采用热喷涂技术对步骤(3)处理好的试样表面进行喷涂,制备得到涂层厚度为50-500 μm的石墨烯-铜-铁基非晶复合涂层;

所述的热喷涂方法为大气等离子喷涂方法、真空等离子方法、控制气氛等离子喷涂方法、高速等离子喷涂方法或爆炸喷涂方法。

2.如权利要求1所述的石墨烯-铜-非晶复合涂层的制备方法,其特征为所述的铁基非晶粉的成分为:Cr:25%-27%、C:2%-2.5%、Mo:16%-18%、B:2%-2.2%,余量为Fe,上述比例均为质量百分比,粉末均为球形或近球形颗粒,粒径为10-70 μm。

3.如权利要求1所述的石墨烯-铜-非晶复合涂层的制备方法,其特征为所述的第一步步骤(5)中的保护气体为氩气和氢气中的一种或二者的混合气体;热处理温度为300-800℃,时间10-120 分钟。

4.如权利要求1所述的石墨烯-铜-非晶复合涂层的制备方法,其特征为所述的铜合金具体为铜-镍合金、铜-银合金、铜-锌或铜-锡合金。

5.如权利要求1所述的石墨烯-铜-非晶复合涂层的制备方法,其特征为所述的基体的材质为碳钢、不锈钢或合金。

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