[发明专利]一种光催化剂复合涂层及其制备工艺

权利要求书

1.一种光催化剂复合涂层的制备工艺，其特征在于：将糊状或膏状的待熔覆粉末通过可控质量的金属注射成形在待熔覆基材表面，然后在设有刻度的压制槽内对基材表面的膏状或糊状待熔覆粉末进行压制，在基材表面形成积层，然后在热处理炉预热形成预置层，该预置层于高温环境进行激光选区熔化烧结，形成复合涂层，通过光学扫描法测量复合涂层表面微观形貌，通过X射线衍射仪实时监控应力变化，精准控制复合涂层质量; 应用光学传感器法实时检查表面形貌图像，在激光选区熔化烧结过程中实时显示粗糙度值；后关闭热处理炉的盖子形成密闭空间，复合涂层在热处理炉中退火处理，即得光催化剂复合涂层；

包括以下步骤：

（1）基材预处理：清理掉基材表面的灰尘、油垢和锈蚀；

（2）待熔覆粉末制备：将粉末混合物溶于无水乙醇与钛酸四丁酯混合溶液中，于烧杯中混合搅拌至凝胶状，然后静置陈化24h；将陈化的胶体在微波反应器中干燥，取出研成细粉，将得到的细粉在马弗炉中焙烧，取出研磨成混合粉末，接着将混合粉料均匀混入粘接剂，制成糊状或膏状待熔覆粉末，备用；

（3）金属注射成形：将步骤（2）的糊状或膏状待熔覆粉末以可控质量的金属注射成形的方式铺在基材表面；

（4）压制预置层：在设有刻度的压制槽内对步骤（3）基材表面的待覆粉末进行压制，挤压膏状或糊状待覆粉末层至熔化烧结的厚度，后拆开压制槽边，于基材表面形成积层，然后在热处理炉做200- 400^oC的预热，形成预置层；

（5）对预置层进行激光选区熔化烧结：用激光器对准基体上形成的预置层，并在热处理炉200- 400^oC预热保温的保护气氛下进行激光选区熔化烧结，形成复合涂层；应用光学系统，通过光学扫描法测量复合涂层表面微观形貌，经光学传感器实时检查表面形貌图像，在激光选区熔化烧结过程中用X射线衍射仪实时监控应力变化并显示涂层表面形貌，实时显示粗糙度值，精准控制复合涂层质量，该光学系统由激光器、镜头阵列和测量激光组成；后关闭热处理炉的盖子形成密闭空间，对复合涂层以每分钟10-15°C加热至500-650°C于热处理炉中维持3-5小时, 后退火处理以每分钟10-15°C降温至室温，即得光催化剂复合涂层；

步骤（2）中所述粉末混合物为：Ag粉末、石墨烯粉末、Cu₂O粉末与TiO₂粉末按质量比为（0.1~1）:（0.2~1.5）:（0.5~2.5）:（0.5~5.0）的比例混合而成；所述无水乙醇与钛酸四丁酯混合溶液中无水乙醇与钛酸四丁酯的体积比为1:1；所述粉末混合物与无水乙醇与钛酸四丁酯混合溶液的质量体积比为1g : 0.05mL ~ 1g : 0.1mL；所述混合粉料与粘接剂的的质量体积比为2g : 0.05mL ~ 2g : 0.1mL。

2.根据权利要求1所述的一种光催化剂复合涂层的制备工艺，其特征在于：步骤（1）中所述基材包括硅基类、金属类、玻璃类、陶瓷类、吸附材料类、或者它们的任意组合。

3.根据权利要求1所述的一种光催化剂复合涂层的制备工艺，其特征在于：步骤（1）中基材预处理具体为：基材表面预先进行打磨，然后辅之以丙酮和无水乙醇清洗，清理基材表面的灰尘、油垢和锈蚀。

4.根据权利要求1所述的一种光催化剂复合涂层的制备工艺，其特征在于：步骤（2）中所述粘接剂选自环氧树脂、丙烯酸树脂、 聚酯树脂、氯乙烯树脂、醇酸树脂、有机硅树脂或纤维素类树脂中的一种或至少两种的组合。

5.根据权利要求1所述的一种光催化剂复合涂层的制备工艺，其特征在于：步骤（3）中，金属注射成形的工艺参数为：注射温度90～150℃，注射时间5～15s，注射压力80～160Mpa，保压时间0.5～5s。

6.根据权利要求1所述的一种光催化剂复合涂层的制备工艺，其特征在于：步骤（5）中激光选区熔化成形设备烧结的工艺参数为：功率为130-170W，扫描速度 800-1200 mm/s，扫描间距0.04-0.08mm，铺粉厚度 20-50μm，光斑直径0.05-0.15mm，氩气100-300ppm，搭接率10～80μm，成形型态为平行或斜角45度或垂直。