[发明专利]高能束表面涂层技术专用碳材料的分散方法

说明书

本发明提供一种高能束表面涂层技术专用碳材料的分散方法，包括以下步骤：步骤一：碳材料的预分散；步骤二：碳材料与金属基复合粉末的制备；步骤三：碳材料的二次分散。本发明利用阴离子型表面活性剂、磁力搅拌、超声振动以及湿法球磨多重作用，通过物理吸附、机械搅拌与动态干燥法相结合的方式高效预分散石墨烯，达到石墨烯与金属粉末充分接触、减少石墨烯在金属粉末中的团聚及干燥过程中石墨烯上浮的目的，本发明制备的熔覆层成形质量好，无夹杂气孔等缺陷，并且与基体形成良好的冶金结合，涂层的减摩耐磨性能极大地提高。该方法工艺简单易实施，成本低廉，且易于实现自动化，整个过程具有安全、高效、无污染、成本低的优点。

技术领域

本发明涉及一种碳材料的分散方法，尤其涉及一种高能束表面涂层技术专用碳材料的分散方法，属于表面工程领域。

背景技术

近年来，碳材料作为增强相制备金属基复合材料的研究日益广泛，其中以碳纤维、碳纳米管及石墨烯的研究为主流。由于碳材料具有高强度、高模量、低密度、小的热膨胀系数、良好的导热导电性能等，既能作为功能材料应用于电镀、化学镀等冷加工领域，制备电极材料、析氢材料等，又能借助其细晶强化、位错强化及应力分散效应将碳材料与高能量技术相结合，提升基础材料的物理性能、机械性能、力学性能等。特别是目前研究热度最高的石墨烯，其作为最薄的二维原子晶体结构，强度为普通钢的100倍，具有优异的力学性能，被认为是复合材料的理想增强体。

激光作为高能量束的代表之一，目前在焊接、表面工程、涂层、强化与增材制造以及材料复合加工技术等领域显示出了强劲的技术推动势头。由激光高能量兴起的激光熔覆技术，作为一种先进的表面工程技术，具有优质、高效、节能、节材、环保等优点，目前已应用于航空航天、船舶工程、汽车制造等领域，且显示出了无法比拟的优势。在充分发挥激光熔覆技术的优越性或者潜能的同时，针对不同应用性能开发不同熔覆专用金属粉末的研究热度也因此高涨起来。将碳材料的特有属性与激光技术的先进性融合起来，能够赋予金属涂层更加优异或者更加独特的性能。申请号为201610362377.0的专利文件中公开的“一种激光熔覆制备纳米碳管增强涂层的方法”中，将碳纳米管或石墨烯进行表面镀膜处理，通过球磨方式与镍基高温合金粉混合得到复合粉末，利用激光熔覆技术制得熔覆层，有效提高了熔覆层的各项力学性能；申请号为201410363227.2的专利文件中公开的“增强金属粉体材料激光能量吸收效率的方法”中，将纯化后的碳材料与金属粉体通过机械搅拌混合，通过气雾化处理制备复合材料，制得的粉体材料的激光吸收率显著提高，达70％。

尽管碳材料用于金属基复合材料的研究热度很高，但由于碳材料极易团聚、不易分散，导致金属粉末与碳材料之间的混合问题成为了研究难点。一些研究报道中利用球磨的方式长时间对混合粉体进行干法混合，其主要借助高能输入使金属粉体反复变形、冷焊及破碎达到分散碳材料的目的，但该方法极易引入氧化物等杂质，而且使碳材料的本征结构造成损伤；利用机械搅拌及湿法球磨后静置干燥得到碳材料/金属基混合粉体的方法目前应用得比较多，但该方法也存在不足，单纯的机械搅拌并不能完全使碳材料特别是纳米级的石墨烯及碳纳米管分散开，而且后期采用的静置干燥法会导致质量极轻的纳米碳材料上浮至混合粉体表层，在高能束表面涂层技术作用下极易造成表层的碳材料被保护气体吹飞，造成混合粉末中碳材料的丢失，情况轻者影响制备出的涂层的各项性能，重者使得研究失去了原有的意义。

发明内容

本发明的目的是为了制备过程简单，绿色环保，成本低廉，高效便捷，可以实现产业化生产而提供一种高能束表面涂层技术专用碳材料的分散方法。

本发明的目的是这样实现的：

一种高能束表面涂层技术专用碳材料的分散方法，包括以下步骤：

步骤一：碳材料的预分散；

将表面活性剂溶于酒精中，搅拌至充分溶解后加入碳材料，超声震荡1h，得到碳材料悬浮液，然后将碳材料悬浮液静置24h，继续超声1h～2h，得到颜色均匀的碳材料悬浮液；

步骤二：碳材料与金属基复合粉末的制备；