[发明专利]金属离子掺杂羟基硅酸盐纳米管的制造方法

说明书

本发明提供了一种金属离子掺杂羟基硅酸盐纳米管的制造方法，包括以下步骤：将金属氯化物、硝酸镁、硅酸钠及氢氧化钠，按照质量浓度为1:(20‑40):(10‑30):(200‑450)，进行预备；将金属氯化物与硝酸镁溶解到水中，然后加入硅酸钠；持续搅拌10‑30分钟后，加入氢氧化钠，继续搅拌10‑30分钟后得到中间体溶液；中间体溶液密封置于反应釜中在200‑400℃下反应20‑50小时；反应结束后，离心收集沉淀物，依次用溶剂离心洗涤，得到金属离子掺杂羟基硅酸盐纳米管。本发明提供一种金属离子掺杂羟基硅酸盐纳米管的制造方法，解决了现有的技术无法生产金属离子掺杂羟基硅酸盐纳米管的缺陷，其制得金属摩擦磨损表面自纳米化的复合制剂的自纳米化效率更高。

技术领域

本发明涉及一种金属离子掺杂羟基硅酸盐纳米管的制造方法，属于金属材料处理领域。

背景技术

机器零部件的三大失效方式，磨损、疲劳和腐蚀，都是从表面开始的，材料的表面强化处理非常重要。

金属表面纳米化是近年发展起来的一种新的表面强化处理技术，其中的自纳米化技术受到更为广泛的关注。与热喷涂、电刷镀、激光熔覆、物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)以及三束(激光束、离子束、电子束)表面改性等传统的表面强化技术相比，表面自纳米化处理可以在材料自身表面形成与基体之间没有明显界面的纳米结构层，耐磨、抗蚀，极大地提高表面性能。

以往的研究，多集中在采用表面机械加工处理的方法实现表面自纳米化，例如机械研磨、超声喷丸、高能喷丸以及超音速微粒轰击等。

这多种表面机械加工处理，需要在外加载荷的重复作用下使材料产生强烈塑性变形，表面的粗晶组织逐渐细化至纳米量级。这种表面自纳米化处理属于离线技术，需要高能专用设备，作业时间较长、费用较高。

载荷作用下摩擦副的相对运动也是对表面的一种机械加工，但在常规条件下不足以产生表面自纳米化所需的强烈塑性变形。机械合金化和高温内氧化是近年发展起来的两种表面纳米晶强化的有效途径，可以用于金属摩擦磨损表面自纳米化。一般条件下，摩擦介面的热力学条件既不能实现表面机械合金化，也不能完成高温内氧化反应。现有的单纯利用固相组分实现摩擦表面自纳米化的技术，其作用机理是机械合金化，含表面氧化机械抛光、润滑油裂解碳化和机械合金化三步骤。存在以下问题：1、固相组分在润滑油中不能充分分散悬浮；2、需要润滑油裂解碳化参与反应；导致自纳米化的效率低，表面纳米晶强化保护层的形成速度较慢。使用金属摩擦磨损表面自纳米化的复合制剂，包括固相组分和液相组分；液相组分由金属离子掺杂羟基硅酸盐纳米管加入润滑油形成，液相组分中的羟基硅酸盐纳米管的表面活性键对新鲜金属表面有很好的吸附性，且金属离子掺杂使其具有铁磁性，在摩擦产生的表面磁场作用下纳米管能定向排列富集在金属表面。液相组分的羟基硅酸盐纳米管和固相组分中的层状羟基硅酸盐天然矿粉微粒中均含有多种活性化学键，其中硅氧键，Si—O—Si，O—Si—O，在解理破坏时，易断裂产生出活性极大的游离氧，O^2-、O,向金属内部强扩散。首先是摩擦表面富集的合成纳米管，随后天然矿粉微粒产生的游离氧均会出现这种强扩散效应。此外，脱羟反应产生的活性自由水H₂O也会随之向金属内部扩散；而现有的技术缺少用于制造金属离子掺杂羟基硅酸盐纳米管的方法。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种金属离子掺杂羟基硅酸盐纳米管的制造方法，提供了与层状羟基硅酸盐天然矿粉微粒相互配合的金属离子掺杂羟基硅酸盐纳米管，解决了现有的技术无法生产金属离子掺杂羟基硅酸盐纳米管的缺陷。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种金属离子掺杂羟基硅酸盐纳米管的制造方法，包括以下步骤：

1)将金属氯化物、硝酸镁、硅酸钠及氢氧化钠，按照质量浓度为：1:(20-40):(10-30):(200-450)，进行预备；