[发明专利]一种石墨烯增强预合金基金刚石复合材料及其制备方法

摘要

一种石墨烯增强预合金基金刚石复合材料及其制备方法，属于材料学领域，该金刚石复合材料由预合金基胎体粉末、氧化石墨烯和金刚石磨粒组成，预合金基胎体粉末由质量比为13：1：6的铁镍预合金粉、Mn锰粉和WC碳化钨粉组成；本发明使用铁镍预合金粉，较传统金属单质粉末烧结孕镶金刚石材料时烧结温度显著下降，有效避免了金刚石在烧结过程中的热损伤，提高了金刚石工具锋利度。采用静电自组的方法，氧化石墨烯被吸附在铁镍预合金粉表面，之后再实现其与锰粉、碳化钨粉及金刚石磨粒均匀混合，在热压烧结过程中氧化石墨烯被还原成石墨烯。将石墨烯加入到预合金基胎体粉末中，可以显著提高胎体材料的致密性、硬度、抗氧化性，改善其摩擦特性。

主权项

1.一种石墨烯增强预合金基金刚石复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将十六烷基三甲基溴化铵加入到蒸馏水中，超声分散，使十六烷基三甲基溴化铵溶解完全，得到十六烷基三甲基溴化铵水溶液；向十六烷基三甲基溴化铵水溶液中加入铁镍预合金粉，搅拌，使铁镍预合金粉与十六烷基三甲基溴化铵接触完全，得到十六烷基三甲基溴化铵修饰的铁镍预合金粉，用蒸馏水对十六烷基三甲基溴化铵修饰的铁镍预合金粉进行漂洗，漂洗后将其加入蒸馏水中并搅拌，得到十六烷基三甲基溴化铵修饰的铁镍预合金粉水分散液；(2)称取质量为铁镍预合金粉质量0.01％～1％的氧化石墨烯，将其加入蒸馏水中，超声分散，实现氧化石墨烯的解团聚和在蒸馏水中的均匀分散，得到氧化石墨烯的水分散液；(3)将步骤(2)中所述的氧化石墨烯的水分散液逐滴缓慢加入到步骤(1)中正在搅拌的十六烷基三甲基溴化铵修饰的铁镍预合金粉水分散液，在静电作用下，氧化石墨烯与十六烷基三甲基溴化铵修饰的铁镍预合金粉结合，氧化石墨烯分散在铁镍预合金粉中，搅拌，真空抽滤，真空干燥后获得氧化石墨烯/铁镍预合金粉复合粉末；(4)称取Mn锰粉和WC碳化钨粉，Mn锰粉、WC碳化钨粉和铁镍预合金粉的质量比为1：6：13，将称取的Mn锰粉、WC碳化钨粉和步骤(3)中的氧化石墨烯/铁镍预合金粉复合粉末放入不锈钢磨罐中，再加入不锈钢研磨球，球料比为4:1，球磨介质为无水乙醇，球磨时间2h～4h，转速300r/min，之后进行真空干燥，获得氧化石墨烯/预合金基胎体粉末；(5)将步骤(4)中获得的氧化石墨烯/预合金基胎体粉末与金刚石磨粒按体积百分比为氧化石墨烯/预合金基胎体粉末70vol％～80vol％和金刚石磨粒20vol％～30vol％进行称量，放入三维混料机中混合，得到复合粉末；(6)将步骤(5)中的复合粉末装入石墨模具中，使用热压烧结炉进行烧结，得到石墨烯增强预合金基金刚石复合材料。