[发明专利]用于熔凝工艺可匀质同步送粉的碳材料微球/金属基复合粉体的制备方法及其应用

说明书

用于熔凝工艺可匀质同步送粉的碳材料微球/金属基复合粉体的制备方法及其应用，它为了解决石墨烯等轻质碳材料在熔凝技术中易被吹飞、相容性差、易团聚上浮等问题。碳材料微球/金属基复合粉体的制备方法：一、将金属盐溶于蒸馏水中；二、将碳材料加入到金属盐溶液中；三、向碳材料‑金属盐共混溶液中加入络合剂，得到具有粘性的溶胶；四、将具有粘性的溶胶逐滴加入到固化剂中；五、过滤含有碳材料微球的混合液收集固相微球，用蒸馏水洗涤、干燥；六、将碳材料微球和金属基体粉置于球磨机中球磨处理。本发明通过质量较大的微球有效的解决了碳材料易被吹飞的问题；提高了碳材料与金属基粉体的相容性，避免了碳材料团聚上浮现象的产生。

技术领域

本发明属于复合材料领域，具体涉及一种用于熔凝技术匀质同步送粉的碳材料微球/金属基复合粉体的制备方法及其应用。

背景技术

2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆教授和康斯坦丁·诺沃消洛夫教授从石墨中提取出了石墨烯层。自此石墨烯凭借其独特的强度、韧性、光学、电学、热学、力学等特性，在物理学、电子信息、航空航天、材料学等领域获得了极大的关注，迅速掀起了研究热潮，被誉为“新材料之王”，是一种未来革命性的材料。

石墨烯是由单层或多层碳原子构成的二维材料，正因为如此，石墨烯具有较大的比表面积和较好的综合性能。与此同时，这也导致石墨烯具有质量较轻和易受范德华力影响而团聚的特性，这严重制约了石墨烯在激光熔覆等熔凝技术中的应用，具体体现在以下三点：一是，质量较轻的石墨烯易被送粉气吹飞，因此不宜采用同步送粉工艺进行产品制备；二是，轻质石墨烯易在金属粉中团聚且与金属粉相容性较差，表现为石墨烯在金属基粉体中团聚上浮，这严重削弱了石墨烯在金属基复合材料中的分散均匀性和界面相容性，从而进一步弱化了其对金属基复合材料的性能提升作用；三是，石墨烯作为一种碳材料，其本身存在抗氧化性低，易在高能束熔凝过程中产生烧损，使得石墨烯在金属基复合材料中保留度较低。

在专利公开号CN 109183024名称为“一种氧化铝包覆氧化石墨烯/镁基材料表面的激光熔覆法”中利用水热法制备了氧化铝包覆石墨烯，再进行激光熔覆。此方法对制备过程存在较高的要求，例如离心处理时需全程密封无水汽等，使得制备过程中成本增加，具有一定的局限性。

发明内容

本发明的目的是为了解决石墨烯等轻质碳材料在熔凝技术中易被吹飞、相容性差、易团聚上浮、易烧损等问题，而提供一种用于熔凝工艺可匀质同步送粉的碳材料微球/金属基复合粉体的制备方法及其应用。

本发明用于熔凝工艺可匀质同步送粉的碳材料微球/金属基复合粉体的制备方法按以下步骤实现：

一、在持续搅拌条件下将金属盐溶于蒸馏水中，得到金属盐溶液；

二、将碳材料加入到金属盐溶液中，超声搅拌，得到碳材料-金属盐共混溶液；

三、在加热搅拌条件下，按照络合剂与金属离子摩尔比为1～2：1的比例向碳材料-金属盐共混溶液中加入络合剂，搅拌溶解后，得到具有粘性的溶胶；

四、将具有粘性的溶胶逐滴加入到固化剂中，静置处理，得到含有碳材料微球的混合液；

五、过滤含有碳材料微球的混合液收集固相微球，用蒸馏水洗涤、干燥，得到碳材料微球；

六、将碳材料微球和金属基体粉混合，然后置于球磨机中球磨处理，得到用于熔凝工艺可匀质同步送粉的碳材料微球/金属基复合粉体；

其中步骤二中所述的碳材料为石墨烯、氧化石墨烯或石墨。

本发明用于熔凝工艺可匀质同步送粉的碳材料微球/金属基复合粉体的应用是将碳材料微球/金属基复合粉体作为熔覆粉体材料应用于熔凝工艺中。