[發明專利]用于熔凝工藝可勻質同步送粉的碳材料微球/金屬基復合粉體的制備方法及其應用

有效

• 申請號: 202011473489.6
• 申請日: 2020-12-15
• 公開（公告）號: CN112620645B
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發明（設計）人: 金國;李大燕;崔秀芳;劉金娜;關亞杰;鄭衛;金啟威;夏蓉雪;張威;張志鑫
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: B22F9/24
• 分類號: B22F9/24;B22F9/04;B22F1/12;C23C24/10
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 岳泉清

用于熔凝工藝可勻質同步送粉的碳材料微球/金屬基復合粉體的制備方法及其應用，它為了解決石墨烯等輕質碳材料在熔凝技術中易被吹飛、相容性差、易團聚上浮等問題。碳材料微球/金屬基復合粉體的制備方法：一、將金屬鹽溶于蒸餾水中；二、將碳材料加入到金屬鹽溶液中；三、向碳材料?金屬鹽共混溶液中加入絡合劑，得到具有粘性的溶膠；四、將具有粘性的溶膠逐滴加入到固化劑中；五、過濾含有碳材料微球的混合液收集固相微球，用蒸餾水洗滌、干燥；六、將碳材料微球和金屬基體粉置于球磨機中球磨處理。本發明通過質量較大的微球有效的解決了碳材料易被吹飛的問題；提高了碳材料與金屬基粉體的相容性，避免了碳材料團聚上浮現象的產生。

技術領域

本發明屬于復合材料領域，具體涉及一種用于熔凝技術勻質同步送粉的碳材料微球/金屬基復合粉體的制備方法及其應用。

背景技術

2004年，英國曼徹斯特大學物理學家安德烈·蓋姆教授和康斯坦丁·諾沃消洛夫教授從石墨中提取出了石墨烯層。自此石墨烯憑借其獨特的強度、韌性、光學、電學、熱學、力學等特性，在物理學、電子信息、航空航天、材料學等領域獲得了極大的關注，迅速掀起了研究熱潮，被譽為“新材料之王”，是一種未來革命性的材料。

石墨烯是由單層或多層碳原子構成的二維材料，正因為如此，石墨烯具有較大的比表面積和較好的綜合性能。與此同時，這也導致石墨烯具有質量較輕和易受范德華力影響而團聚的特性，這嚴重制約了石墨烯在激光熔覆等熔凝技術中的應用，具體體現在以下三點：一是，質量較輕的石墨烯易被送粉氣吹飛，因此不宜采用同步送粉工藝進行產品制備；二是，輕質石墨烯易在金屬粉中團聚且與金屬粉相容性較差，表現為石墨烯在金屬基粉體中團聚上浮，這嚴重削弱了石墨烯在金屬基復合材料中的分散均勻性和界面相容性，從而進一步弱化了其對金屬基復合材料的性能提升作用；三是，石墨烯作為一種碳材料，其本身存在抗氧化性低，易在高能束熔凝過程中產生燒損，使得石墨烯在金屬基復合材料中保留度較低。

在專利公開號CN 109183024名稱為“一種氧化鋁包覆氧化石墨烯/鎂基材料表面的激光熔覆法”中利用水熱法制備了氧化鋁包覆石墨烯，再進行激光熔覆。此方法對制備過程存在較高的要求，例如離心處理時需全程密封無水汽等，使得制備過程中成本增加，具有一定的局限性。

發明內容

本發明的目的是為了解決石墨烯等輕質碳材料在熔凝技術中易被吹飛、相容性差、易團聚上浮、易燒損等問題，而提供一種用于熔凝工藝可勻質同步送粉的碳材料微球/金屬基復合粉體的制備方法及其應用。

本發明用于熔凝工藝可勻質同步送粉的碳材料微球/金屬基復合粉體的制備方法按以下步驟實現：

一、在持續攪拌條件下將金屬鹽溶于蒸餾水中，得到金屬鹽溶液；

二、將碳材料加入到金屬鹽溶液中，超聲攪拌，得到碳材料-金屬鹽共混溶液；

三、在加熱攪拌條件下，按照絡合劑與金屬離子摩爾比為1～2：1的比例向碳材料-金屬鹽共混溶液中加入絡合劑，攪拌溶解后，得到具有粘性的溶膠；

四、將具有粘性的溶膠逐滴加入到固化劑中，靜置處理，得到含有碳材料微球的混合液；

五、過濾含有碳材料微球的混合液收集固相微球，用蒸餾水洗滌、干燥，得到碳材料微球；

六、將碳材料微球和金屬基體粉混合，然后置于球磨機中球磨處理，得到用于熔凝工藝可勻質同步送粉的碳材料微球/金屬基復合粉體；

其中步驟二中所述的碳材料為石墨烯、氧化石墨烯或石墨。

本發明用于熔凝工藝可勻質同步送粉的碳材料微球/金屬基復合粉體的應用是將碳材料微球/金屬基復合粉體作為熔覆粉體材料應用于熔凝工藝中。