[發明專利]一種石墨烯/碳化鈦復合涂層及其制備方法

有效

• 申請號: 201610707678.2
• 申請日: 2016-08-23
• 公開（公告）號: CN106319511B
• 公開（公告）日: 2018-09-07
• 發明（設計）人: 麥永津;揭曉華;張留艷
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10
• 代理公司: 廣東廣信君達律師事務所 44329
• 代理人: 張燕玲;楊曉松

1.一種石墨烯/碳化鈦復合涂層，其特征在于，包括TiC主相和第二相；所述第二相包括石墨烯、Fe和Fe₃C，所述TiC主相的含量為石墨烯/碳化鈦復合涂層的70～90wt.％；所述第二相的含量為石墨烯/碳化鈦復合涂層的10～30wt.％；所述第二相中石墨烯的含量為石墨烯/碳化鈦復合涂層的0.1～1wt.％。

2.根據權利要求1所述的石墨烯/碳化鈦復合涂層，其特征在于，所述石墨烯/碳化鈦復合涂層的厚度為2～30μm。

3.一種石墨烯/碳化鈦復合涂層的制備方法，其特征在于，包括以下具體步驟：

S1.將工具電極碳化鈦半燒結體和工件浸沒于固液混合加工液中；

S2.采用伺服控制系統，調整碳化鈦半燒結體與工件的間隙，采用脈沖電源在碳化鈦半燒結體與工件之間進行脈沖放電；

S3.用小型螺旋槳在碳化鈦半燒結體與工件間脈沖放電的整個過程中對工作液施加持續攪拌；

S4.利用脈沖放電產生的能量使碳化鈦半燒結體熔化并轉移至工件表面微熔池，微熔池材料在重新凝固的過程中與分散于工作液中的石墨烯共沉積，最終在工件表面形成以TiC為主相，石墨烯、Fe和Fe₃C為第二相的石墨烯/碳化鈦復合涂層。

4.根據權利要求3所述的石墨烯/碳化鈦復合涂層的制備方法，其特征在于，步驟S1所述碳化鈦半燒結體是由99wt.％的碳化鈦粉末和1wt.％的硬酯酸鋅均勻混合物，在不銹鋼模具中壓制成型后，經燒結而成。

5.根據權利要求4所述的石墨烯/碳化鈦復合涂層的制備方法，其特征在于，所述碳化鈦粉末的粒度為0.2～2μm；所述不銹鋼模具中壓制成型的壓力為5～15MPa，所述燒結的溫度為700～1000℃，所述燒結的時間為1～3h。

6.根據權利要求3所述的石墨烯/碳化鈦復合涂層的制備方法，其特征在于，步驟S1所述工件為高速鋼、模具鋼或中低碳鋼。

7.根據權利要求3所述的石墨烯/碳化鈦復合涂層的制備方法，其特征在于，步驟S1所述固液混合加工液是由石墨烯二維納米片和煤油混合而成。

8.根據權利要求7所述的石墨烯/碳化鈦復合涂層的制備方法，其特征在于，所述石墨烯二維納米片在煤油中的濃度為0.01～0.5gL^-1；所述石墨烯二維納米片是經碳鏈長度為C12～C18的烷基官能團的功能化改性制得；所述石墨烯二維納米片的尺寸為0.05～5μm，厚度為1～10個原子層。

9.根據權利要求3所述的石墨烯/碳化鈦復合涂層的制備方法，其特征在于，步驟S2所述工具電極與工件的間隙為50～150μm。

10.根據權利要求3所述的石墨烯/碳化鈦復合涂層的制備方法，其特征在于，步驟S2所述脈沖放電的參數為脈寬10～100μs，峰值電流2～6A，脈間距20～200μs，放電時間5～30min。