[發明專利]金屬基微納粉制備用碳黑和氧化鑭雙相納米復合漿料及制備方法

有效

• 申請號: 201310005940.5
• 申請日: 2013-01-08
• 公開（公告）號: CN103056353A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 王宏宇;黃舒;周建忠;程滿;吳志奎;趙玉鳳;黎向鋒;許曉靜;耿明亮
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: B22F1/00
• 分類號: B22F1/00;B22F3/105
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 瞿網蘭

技術領域

本發明涉及一種納米漿料，尤其是一種雙相納米漿料，具體地說是一種金屬基微納粉制備用碳黑和氧化鑭雙相納米復合漿料及制備方法。

背景技術

相對于其他再制造技術而言，激光再制造技術具有眾多優點如再制造界面為冶金結合、組織細小、成分可控、熱影響較小等，再加上激光加工的高柔性、高效率、低污染及易于實現計算機控制等光加工特點，使之成為一項備受關注的再制造關鍵技術之一。然而，現有激光再制造用粉多采用微米金屬粉，熔燒微米金屬粉需要較大的激光能量，造成對基體尤其是再制造對象為薄壁件時的熱輸入偏大，進而導致再制造件變形較大、再制造區組織惡化、性能下降等，甚至失去再制造的價值。可見，提高激光再制造用粉對激光的吸收率，是實現解決上述問題的一個重要途徑。

碳黑粉體是一種平均粒徑為20nm的黑色納米粉體，若能將碳黑顆粒有效包覆在微米金屬顆粒表面構建微納粉，充分發揮黑色物質的強吸光性和納米顆粒的表面效應，將會極大地提高粉體對激光的吸收率。納米氧化鑭粉體是最常用的一種稀土材料，具有稀土材料特有的活性元素效應。若在微米金屬粉中同時引入納米碳黑粉和納米氧化鑭粉，既可以提高粉體對激光的吸收性能，又可避免碳黑的引入對微米金屬粉使用性能造成的不利影響，如可較好地消除微界面增加誘發的微觀缺陷增多等問題。根據王宏宇等的專利“一種納米陶瓷/微米金屬復合粉體的機械制備方法（ZL?2007?10024996.X）”，要想實現納米顆粒有效包覆于微米顆粒表面，需采用分散穩定的納米漿料作為球磨介質的納米引入方式。但是，現有碳黑或氧化鑭納米漿料均為單相納米漿料，若在制備微納粉過程中先后引入或同時加入，都將會造成納米組分分布不均勻而極大地影響微納粉的品質。

因此，開發一種碳黑和氧化鑭雙相納米復合漿料，對于制備出品質優良的碳黑和氧化鑭雙相納米增強的金屬基微納粉至關重要。

發明內容

本發明的目的是針對現有碳黑或氧化鑭納米漿料均為單相納米漿料，造成所制備的碳黑和氧化鑭雙相納米增強的金屬基微納粉品質尚不夠理想等問題，發明一種金屬基微納粉制備用碳黑和氧化鑭雙相納米復合漿料及制備方法。

本發明的技術方案之一是：

一種金屬基微納粉制備用碳黑和氧化鑭雙相納米復合漿料，其特征是它由納米碳黑粉、納米氧化鑭粉和無水乙醇組成；其中，納米碳黑粉占漿料質量分數的0.05%~0.15%，納米氧化鑭粉的質量分數為所加納米碳黑粉質量分數的2-4倍，其余為無水乙醇，各組分質量分數總和為100%。

所述的納米碳黑粉按照ASTMD-3849或GB/T7046-2003標準檢測的著色強度不低于120%，其平均粒徑為14~22nm。

所述的納米氧化鑭粉的平均粒徑為10~30nm。

本發明的技術方案之二是：

一種金屬基微納粉制備用碳黑和氧化鑭雙相納米復合漿料的制備方法，其特征是它包括以下步驟：

首先，按照所需質量分數稱取納米碳黑粉并加入無水乙醇制備成單相納米碳黑懸浮液，控制單相納米碳黑懸浮液中納米碳黑粉的質量百分數不大于1%，以保證納米碳黑粉無沉淀；

然后，按照所需質量分數稱量納米氧化鑭粉并加入無水乙醇中，將其制備成單相納米陶瓷懸浮液；

最后，將已制成的單相納米碳黑懸浮液和單相納米氧化鑭懸浮液進行球磨混合，即可獲得以乙醇為介質的碳黑和氧化鑭雙相納米復合漿料。

所述的球磨混合處理工藝參數為球磨轉速為500轉/分鐘、球料比5:1、球磨時間為1小時、磨球直徑不大于4mm。

本發明的有益效果：

（1）本發明首次實現了制備碳黑和氧化鑭雙相納米復合漿料，為制備出具有良好使用性能的激光再制造用微納粉奠定了必要基礎，采用該復合漿料所制備的雙相納米增強的金屬基微納粉品質及其使用性能好于采用現有單相納米漿料所制備的金屬基微納粉。

（2）本發明所述漿料中，納米碳黑粉和納米氧化鑭粉具有合理的配比關系，不僅保留了納米碳黑粉的深黑色以充分發揮其強吸光性，而且該漿料還具有不低于單相納米漿料的分散穩定性，可穩定分散3個月以上不沉降；采用該漿料所制備的微納粉，對激光具有很好的吸收性。

（3）本發明漿料以乙醇為液體介質，不需要額外添加任何分散劑或表面活性劑，保證了漿料組分純凈，有效避免了其他雜質組分對漿料使用性能的不利影響。

（4）本發明通過球磨混合方法，保證了納米碳黑粉和納米氧化鑭粉在漿料中分布均勻，未見明顯某一單相納米粉局部集中現象，有利于充分發揮納米碳黑粉和納米氧化鑭各自的功能特性，并經過大量實驗研究，獲得了球磨混合的最佳工藝組合。