[发明专利]一种利用废铝粉制备镀锌石墨烯增强铝基复合材料的方法

权利要求书

1.一种利用废铝粉制备镀锌石墨烯增强铝基复合材料的方法，其特征在于，该制备方法具体包括以下步骤：

（1）预处理石墨烯：将石墨烯分散在十二烷基硫酸钠水溶液中，80℃下超声处理3-6h，随后用丙酮对石墨烯进行超声清洗，然后用液氮进行冷冻干燥处理；

（2）制备镀锌石墨烯：采用等离子体增强化学气相沉积法制备镀锌石墨烯，在石墨烯表面生成Zn膜；

（3）预处理铝基体：所述铝基体采用废旧铝合金粉末，预处理的过程为：将废旧铝合金粉末在α-磺基脂肪酸甲酯水溶液中进行超声清洗，然后再在丙酮溶液中超声清洗，清洗完成后真空烘干；

（4）真空球磨镀锌石墨烯铝基复合粉末：对球磨机抽真空，并向球磨室内通入氩气，将步骤（2）制得的镀锌石墨烯、步骤（3）预处理后的铝基体、乙烯丙烯酸共聚物EAA2022热熔胶装入球磨室，进行球磨，球磨球料比为6-8:1；

（5）对球磨好的镀锌石墨烯铝基复合粉末进行挤压成形：

首先制备挤压坯料，在挤压坯料模具外侧加入保温套对挤压坯料模具进行隔热保温，对挤压坯料模具内壁涂抹石墨润滑剂，向挤压坯料模具中加入步骤（4）制备好的镀锌石墨烯铝基复合粉末，挤压温度为400℃，挤压载荷为90t，保压1h，然后进行脱模，从而制备成挤压坯料；然后将挤压坯料进行挤压成形，最后对挤压成型的材料在400℃-420℃固溶处理1-3h，水冷；在150℃-170℃时效处理16-20h，空冷，即得镀锌石墨烯增强铝基复合材料；

所述步骤（2）中，等离子体增强化学气相沉积法制备镀锌石墨烯的过程在生长室中进行，本底真空度小于6×10^-5Pa；

反应前，对生长室中的基板清洗，依次在120℃下用15g/L-30g/L的二甲基亚砜水溶液清洗，在80℃下用200g/L-250g/L的α-磺基脂肪酸甲酯水溶液清洗，在60℃下用400g/L-600g/L的异丙醇水溶液清洗，最后让基板在氮气的环境中干燥，将步骤（1）中预处理好的石墨烯在基板表面均匀平铺，基板放入生长室中，向生长室中通入氦气30min，氦气的流速为3mL/min，并将基板预热到120℃；

反应开始，将生长室温度升至250℃，继续以流速为3mL/min向生长室中通入氦气，同时向生长室中通入氮气、Zn(C₂H₅)₂和CO₂，其中Zn(C₂H₅)₂以氮气为载体运进生长室，三者的流速比为N₂:Zn(C₂H₅)₂:CO₂=5:3:4；引入RF射频等离子体，设置射频值为38W-40W，对CO₂中的O进行活化，在石墨烯表面包覆一层ZnO膜；

在石墨烯表面生成一层ZnO膜后，继续将生成室中的温度升高至350℃-450℃，并继续向生成室中通入氦气，同时通入氢气、氮气，其流速比为3:5，在此条件下将石墨烯表面的ZnO还原为Zn，在石墨烯表面包覆一层Zn膜，即得镀锌石墨烯；

反应完成后，收集制得的镀锌石墨烯并将其放入真空干燥箱中，在80℃-100℃下进行烘干处理3-6h，取出备用。

2.根据权利要求1所述的利用废铝粉制备镀锌石墨烯增强铝基复合材料的方法，其特征在于，所述步骤（1）中，十二烷基硫酸钠水溶液的浓度为0.08g/L-0.13g/L，每1g石墨烯分散到600-800mL十二烷基硫酸钠水溶液中。

3.根据权利要求1所述的利用废铝粉制备镀锌石墨烯增强铝基复合材料的方法，其特征在于，所述步骤（3）中废旧铝合金粉末的成分为：7075系铝合金，元素及质量分数为Zn：5.9%，Mg：2.5%，Cu：1.6%，余量为Al。

4.根据权利要求1所述的利用废铝粉制备镀锌石墨烯增强铝基复合材料的方法，其特征在于，所述步骤（4）中镀锌石墨烯、铝基体、乙烯丙烯酸共聚物EAA2022热熔胶的质量比为1-3:92-94:5。