[发明专利]一种激光熔覆制备氧化石墨烯合金镁基表面耐磨层的方法

摘要

一种激光熔覆制备的氧化石墨烯合金镁基表面耐磨层的方法，在无水环境中，利用水热高压，并在氧化石墨烯自带官能团作用下吸附Ti离子，并在后期焙烧中得到锐钛型GO@TiO₂(锐钛型)。所得粉末与氧化铝粉末、细硅粉、细铝粉及丙三醇一定比例调节混合得到胶黏态的混合粉末。将基体镁合金板用砂纸打磨，并将胶黏态混合粉末均匀涂抹于基体面。再用火焰枪快速均匀预烧结粉末于基体表面。然后利用激光熔覆对材料进行处理。本发明所处理的镁合金板表面熔覆材料磨损量低并兼具了表面硬度高等特点，有多种增强相如Al₂O₃、SiC以及GO等，同时，本发明具有简单、安全、低成本易于操作和可控等优点。

主权项

1.一种激光熔覆制备氧化石墨烯合金镁基表面耐磨层的方法，其特征包括以下步骤：(1)将氧化石墨烯在分析纯乙醇中超声预分散1～3h，温度为室温，全程控制无水汽，配比严格控制在0.2～0.4g:50mL；(2)将经步骤(1)预处理后的氧化石墨烯分散液倒入丙三醇及钛酸四异丙酯组成的前驱液中密封，并再次超声处理1～1.5h，丙三醇及钛酸四异丙酯体积比为10:0.4～1.2；(3)把经步骤(2)的前驱悬浊液导入水热反应釜中，其中悬浊液体积占反应釜溶积35％～70％；再将反应釜整体放入反应炉中加热，以1～5℃/min升温至70～110℃，保温1～2h，再以1～3℃/min升温至175～180℃后，保温10～15h后将反应釜取出，反应釜空冷至室温；(4)把经步骤(3)所得溶体取出，离心处理，并通过倒入分析纯乙醇多次离心至溶体无色，转速控制在9000～16000rpm；全程密封保证无水汽；(5)把步骤(4)得到的混合粉末真空烘干，后将该粉末在氩气保护下450～500℃中焙烧，时间控制在1～3h；可得到表面具有针状锐钛型氧化钛涂层的氧化石墨烯；(6)把步骤(5)所得粉末放入烧杯中并加入氧化铝、细硅粉、细铝粉，并加入丙三醇，其中：硅粉控制为粉末总质量4～8％，氧化石墨烯的质量比为5～7.5％，氧化铝粉末控制为1.5～3％，尺寸控制为2～7μm，余量为细铝粉，尺寸控制为5～15μm；丙三醇为总体积比的3～5％，此为气孔控制关键，接着用超声处理1～3h，混粉过程保持干燥，得到胶黏态的混合粉末；(7)将镁基材料合金板用1500～2000#砂纸反复打磨，酒精超声清洗并烘干，然后将把步骤(6)所得胶黏态混合粉末均匀涂抹于镁材表面，预制厚度控制为0.5～1.2mm，再用火焰枪快速均匀预烧结粉末于基体表面；(8)把步骤(7)所得镁基材料合金板放入氩气保护箱中，其中镁板固定于底部有高能超声的钛合金板材上并用夹具固定；(9)把步骤(8)所得材料放入氩气保护箱中，利用激光熔覆对材料进行处理；其工艺参数控制为：激光功率为0.9～1.2kW，扫描速度为8～15mm/s，光斑直径为2～6mm，这其中，倾斜角较为关键，控制为10～20°；熔覆过程中，高能超声协同进行，其功率可控为0.3～1.0kW下的20～10kHz分段多频超声法，变化速率为0.5s频率变化一次；步骤(3)所述的水热反应釜内衬为聚四氟乙烯。/n