[发明专利]石墨烯-铬钛铝复合材料的制备方法及其在刀具上的应用

摘要

石墨烯‑铬钛铝复合材料的制备方法及其在刀具上的应用，通过激光束辐射，使其与刀具表层材料一起熔化接着迅速凝固，获得稀释率小、与刀具材料相容性较好的表面涂层，该表面涂层实际上是一种高致密结合的石墨烯复合熔敷层，使刀具基体材料与涂层材料有机地结合在一起。从而，刀具的抗磨、抗蚀、耐氧化等综合性能得到明显提高，实现刀具表面修复或改良等目的。主要制备条件为：石墨烯纳米粉占复合材料总质量的百分比为5~15%，Ti粉末占复合材料总质量的百分比为20~25%，Al粉末占复合材料总质量的百分比为20~25%，Cr粉末占复合材料总质量的百分比为35~55%。

主权项

1.石墨烯‑铬钛铝复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、选取纳米石墨烯粉体，并将其置于浓度为1.6wt%的氢氟酸水溶液中，超声波处理后静置60~90min，倒出上层溶液及漂浮的杂质，所得沉淀物加入去离子水进行洗涤，静置60~90min再次倒出上层溶液，再次加入去离子水进行洗涤多次，直至上层溶液pH值大于6.5为止，得到酸洗后石墨烯纳米粉；将所得酸洗后石墨烯纳米粉采用无水乙醇进行洗涤，得到预处理后的石墨烯纳米粉，备用；步骤二、分别取Ti粉末、Cr粉末和Al粉末，按照步骤一相同的操作方法一次制得处理后的Ti粉末、Cr粉末和Al粉末，备用；步骤三、将步骤一处理后的石墨烯纳米粉倒入装有去离子水、且设有温度传感器的容器中，得到悬浮液A，将装有悬浮液A的容器置于超声波发生器中，在120‑170Hz、180~220r/min下超声搅拌，并将悬浮液A的温度升高至105℃，维持该温度，并超声搅拌35min后，按照m（聚乙二醇）：m（悬浮液A）=1：80的比例取聚乙二醇，加入到悬浮液A中，继续超声搅拌15~20min，得到混合物B，备用；其中，去离子水的体积为石墨烯纳米粉体积7~8倍；步骤四、将所得混合物B放入球磨罐中球磨180~220h后，取出混合物B在140~160℃条件下真空干燥24~25h，过筛，得到细化并非团聚的石墨烯纳米粉，备用；步骤五、取步骤四制得的石墨烯纳米粉、步骤二制得的Ti粉末、Cr粉末和Al粉末倒入装有去离子水、且设有温度传感器的容器中，得到混合物C，其中，去离子水的体积为石墨烯纳米粉、Ti粉末、Cr粉末和Al粉末总体积的3~5倍；将装有混合物C的容器置于超声波发生器中，80~100Hz超声分散，同时对其进行100~150r/min搅拌；在超声搅拌过程中，将混合物C温度升高至100℃，维持该温度，继续超声搅拌30~40min，按照m（聚乙二醇）：m（混合物C）= 1：100的质量比加入聚乙二醇，然后继续超声搅拌分散10~20min，超声搅拌分散结束后，得到混合物D，备用；步骤六、将步骤五得到的混合物D放入球磨罐中球磨280~300h后，在170~180℃条件下真空干燥20~22h，过筛，得到石墨烯‑铬钛铝复合材料；步骤一选取的纳米石墨烯粉体平均厚＜3nm，片层直径为1~5μm，比表面积为40~60m²/g；步骤二选取的Ti粉末、Cr粉末和Al粉末的粒径均为15~45μm；步骤五中，按照质量百分比，石墨烯纳米粉占复合材料总质量的百分比为5~15%，Ti粉末占复合材料总质量的百分比为20~25%，Al粉末占复合材料总质量的百分比为20~25%，Cr粉末占复合材料总质量的百分比为35~55%。