[发明专利]一种基于增材制造的镍基复合材料、制备方法及其成形方法

说明书

本发明提供了一种基于增材制造的镍基复合材料、制备方法及其成形方法，该制备方法包括：步骤1、对金刚石颗粒进行除油；步骤2、对步骤1获得的金刚石颗粒进行亲水化处理；步骤3、在步骤2获得的金刚石颗粒表面镀钛；步骤4、在镀钛的金刚石颗粒表面进行镀镍处理；步骤5、将步骤4获得的镀镍后的金刚石颗粒与镍基粉末进行混合，获得镍基复合材料粉末。本发明通过对金刚石表面镀镍的方法来提升金刚石对纯镍粉末的润湿性，并通过镀钛、镀镍方式，提升复合材料的导热、强度及耐腐蚀性能。

技术领域

本发明涉及复合材料及其制备、成形领域，尤其涉及一种基于增材制造的镍基复合材料、制备方法及其成形方法。

背景技术

随着科学技术的飞速发展，人们对材料的要求越来越高，除了对材料强度等方面的要求，一些特殊领域对材料的导热性，耐热性，耐腐蚀等性能也提出了较高的要求，比如航空发动机和燃气轮机领域，就要求材料具有优异的耐热性。由于颗粒增强金属基复合材料可以拥有比基体合金更高的比强度、比刚度、热稳定性以及耐热性，有很广阔的应用空间；同时镍基复合材料由于其在高温力学和蠕变抗力等方面的优异表现，有望成为此类大尺寸复杂结构部件的备选材料。

在镍基复合材料领域，常见的增强体有石墨烯、纳米碳化硅、碳纳米管等，这些增强体的引入都能对复合材料的性能产生一定的提升，比如石墨烯/镍基复合材料，石墨烯的引入能够使复合材料的硬度以及耐磨性得到提升；再比如纳米碳化硅/镍基复合材料，纳米碳化硅的引入能够大大增加镍基体的力学强度，强度的提升会随着基体晶粒尺寸的减小而提高，并且在具有高强度的同时，还能兼具较好的塑性。

但是，上述现有的复合材料在强度方面仍然不能满足一些特定领域的使用需求，因此，提出一种拥有高强度，且能够保持良好导热性能、高耐热性和耐腐蚀的镍基复合材料，成为了当下需要解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种基于增材制造的镍基复合材料、制备方法及其成形方法，极细金刚石颗粒的引入不仅能使材料具有较高的强度，还能够使材料获得优良的导热能力以及耐腐蚀能力，通过本发明的制备方式，解决了金刚石粉末和纯镍粉末难以复合的问题，能够使得两种材料进行良好的复合，从而使得该复合材料具有优异导热性，耐热性，高强度以及耐腐蚀性能。

为达到上述目的，本发明具体提供了如下技术方案：

一方面，本发明提供了一种基于增材制造的镍基复合材料制备方法，其特征在于，该方法包括：

步骤1、对金刚石颗粒进行除油；

步骤2、对步骤1获得的金刚石颗粒进行亲水化处理；

步骤3、在步骤2获得的金刚石颗粒表面镀钛；

步骤4、在镀钛的金刚石颗粒表面进行镀镍处理；

步骤5、将步骤4获得的镀镍后的金刚石颗粒与镍基粉末进行混合，获得镍基复合材料粉末。

优选的，所述金刚石颗粒平均粒径为1-3μm。

优选的，所述步骤1进一步包括：将金刚石颗粒放入NaOH溶液中进行煮沸，然后用去离子水进行漂洗，直至清洗液的pH值满足要求。

优选的，所述步骤3进一步包括：将钛粉与步骤2获得的金刚石颗粒混合，使用氯基盐将其覆盖，放入加热至900℃-1000℃的环境中，并保温一定时长，再冷却至室温；再将盐渣去除，完成镀钛。

优选的，所述步骤4中的镀镍处理中采用电镀方式，镀液成分为：六水硫酸镍200～300g/L，无水氯化镍20～40g/L，硼酸30～35g/L；阳极悬空，阴极导电部分与待镀镍的金刚石颗粒相接触；镀瓶转速为0至23r/min。