一種鈦合金表面石墨烯薄膜的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鈦合金表面石墨烯薄膜的制備方法，具體步驟包括：將醫(yī)用鈦合金進(jìn)行放入piranha溶液中進(jìn)行羥基化處理，然后放入氨基硅烷溶液中自組裝硅烷薄膜；將氧化石墨烯粉末超聲處理為穩(wěn)定的氧化石墨烯膠體；將表面附有硅烷薄膜的鈦合金浸入氧化石墨烯膠體中制備硅烷-氧化石墨烯薄膜；最后利用氫鹵酸還原氧化石墨烯薄膜，干燥后得到還原氧化石墨烯復(fù)合薄膜。本發(fā)明工藝方法簡單，對(duì)實(shí)驗(yàn)操作人員無危害，制得的薄膜完整性好，強(qiáng)度高，摩擦系數(shù)低，耐磨性優(yōu)異，有望成為醫(yī)用關(guān)節(jié)材料。
【專利說明】一種鈦合金表面石墨烯薄膜的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鈦合金材料性能改進(jìn)【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種在鈦合金表面制備薄膜以提高鈦合金表面摩擦學(xué)性能的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鈦合金因具有良好的綜合機(jī)械性能和抗蝕性能，被廣泛應(yīng)用于航空和航天、石油化工等領(lǐng)域。由于鈦合金具有良好的生物相容性、較高的比強(qiáng)度和優(yōu)良的抗疲勞性能，再加上其較低的彈性模量與骨相近，能夠有效地將載荷轉(zhuǎn)移到周圍的健康骨，可以將鈦合金用于關(guān)節(jié)骨材料。
[0003]但由于鈦的化學(xué)親和性比較大，易在摩擦表面產(chǎn)生粘附，導(dǎo)致摩擦系數(shù)增大。鈦合金表面形成的氧化鈦耐磨性差，在摩擦過程中容易剝落，加劇關(guān)節(jié)的磨粒磨損。同時(shí)大量的金屬離子聚集在關(guān)節(jié)周圍，容易引發(fā)異常的生物化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致關(guān)節(jié)松動(dòng)失效。因此，必須對(duì)鈦合金表面進(jìn)行改性，以提高其摩擦性能。
[0004]石墨烯是碳原子通過Sp2軌道雜化形成的六角形蜂窩晶格的單層薄膜。它是迄今為止世界上最薄也是最堅(jiān)硬的納米材料，具有巨大的比表面積(2600m2/g)和比強(qiáng)度(抗拉強(qiáng)度125GPa)，其強(qiáng)度比世界上最好的鋼鐵還要高上100倍，是已知材料中強(qiáng)度和硬度最高的晶體結(jié)構(gòu)。而且石墨烯質(zhì)量輕，耐磨性和耐腐蝕好，導(dǎo)熱性能優(yōu)異。
[0005]通過在鈦合 金表面沉積石墨烯薄膜可以極大地減小摩擦系數(shù)，提高耐磨性，改善其生物摩擦性能。但是石墨烯本身比較穩(wěn)定，如果直接在鈦合金表面沉積薄膜，這樣基體與薄膜之間的結(jié)合力不夠強(qiáng)，形成的薄膜在摩擦過程中容易脫落。
[0006]因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員致力于開發(fā)一種通過硅烷與含活性官能團(tuán)的氧化石墨烯反應(yīng)，在鈦合金表面制備硅烷-氧化石墨烯復(fù)合薄膜的方法，以提高鈦合金的摩擦學(xué)性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的克服上述鈦合金摩擦性能方面的缺陷而提供一種鈦合金表面制備石墨烯薄膜的方法，通過該方法在鈦合金表面制備的薄膜擁有較低的摩擦系數(shù)，可以極大地提高鈦合金的摩擦學(xué)性能。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種鈦合金表面石墨烯薄膜的制備方法，本發(fā)明的技術(shù)方案分為三個(gè)階段，首先在室溫下對(duì)拋光處理過的鈦合金片表面進(jìn)行羥基化預(yù)處理，然后通過自組裝方法在鈦合金表面制備氧化石墨烯薄膜，最后將氧化石墨烯薄膜進(jìn)行還原處理。具體方案包括如下步驟:
[0009]a.將表面拋光處理后的鈦合金放入異丙醇溶液中超聲，再用超純水沖洗，然后緩慢放入piranha溶液中靜置，取出后將處理后的鈦合金放入新的piranha溶液中進(jìn)行二次靜置，使鈦合金表面羥基化；本發(fā)明所用超純水是指電阻率大于18ΜΩ時(shí))的水。
[0010]b.將羥基化后的鈦合金用去離子水清洗后，置入氨基硅烷溶液中；
[0011]c.將氧化石墨烯粉末放入適量蒸餾水中，超聲波分散，得到穩(wěn)定的氧化石墨烯膠體；
[0012]d.將經(jīng)所述步驟b處理后的鈦合金浸入所述步驟c得到的氧化石墨烯膠體中，在密閉容器中持續(xù)保持恒溫；
[0013]e.將經(jīng)所述步驟d處理后的鈦合金浸入氫鹵酸和磷酸的混合溶液中，在密閉容器中加熱；
[0014]f.將經(jīng)所述步驟e處理得到的產(chǎn)品用去離子水反復(fù)沖洗，直至沖洗后的溶液pH為中性，然后將沖洗后的產(chǎn)品干燥。
[0015]優(yōu)選地，上述步驟a中:鈦合金包含選自Ti6Al4VJi6Al7Nb和Ti12Mo5Ta中的一種；異丙醇的濃度為按質(zhì)量百分比計(jì)70% ；piranha溶液為按質(zhì)量百分比計(jì)濃度為98%的濃硫酸和按質(zhì)量百分比計(jì)濃度為30%的雙氧水按體積比7:3混合的溶液；鈦合金在異丙醇溶液中超聲的時(shí)間為30~60min ;用超純水沖洗次數(shù)為3~5次；在piranha溶液中首次靜置時(shí)間為10~30min ;二次靜置時(shí)間為5~IOmin0
[0016]優(yōu)選地，上述步驟b中，氨基硅烷溶液是以按5:1體積比混合的甲苯和水為溶劑，以Y -(2，3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷為溶質(zhì)，溶質(zhì)的濃度為0.5~2mmol/L ;用去離子水清洗的次數(shù)為3~5次；羥基化后的鈦合金在氨基硅烷溶液溶液中的置放時(shí)間為2~12h。
[0017]優(yōu)選地，上述步驟c中的超聲波分散時(shí)間為30min~2h ;得到的所述氧化石墨烯膠體的濃度為0.1~2mg/ml。 [0018]優(yōu)選地，上述步驟d中，密閉容器的恒定溫度范圍為40~80°C、恒溫持續(xù)時(shí)間為10 ~24h。
[0019]優(yōu)選地，上述步驟e中，氫鹵酸是按質(zhì)量百分比計(jì)濃度為30%~57%的HI溶液或按質(zhì)量百分比計(jì)濃度為30 %~47 %的HBr溶液，混合溶液是指所述氫鹵酸和按質(zhì)量百分比計(jì)濃度為30%的磷酸按9:1體積比混合的溶液；鈦合金在密閉容器中的加熱的時(shí)間為20min~10h，加熱溫度控制在40~100°C。
[0020]優(yōu)選地，上述步驟f中的所述干燥的指在40°C真空中放置24h。
[0021]本發(fā)明還提供了用上述方法制備的含還原氧化石墨烯薄膜鈦合金材料。
[0022]相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在:
[0023]本發(fā)明先采用含有活性官能團(tuán)的氧化石墨烯，利用硅烷偶聯(lián)劑制備氧化石墨烯自組裝薄膜，再經(jīng)過鹵化氫還原方法得到具有高強(qiáng)度和摩擦學(xué)性能優(yōu)異的還原氧化石墨烯薄膜，制備的薄膜擁有較低的摩擦系數(shù)。本發(fā)明具有工藝簡單、成本低、效率高、對(duì)環(huán)境無污染等特點(diǎn)。
[0024]相比采用H2N4.Η20和NaBH4等還原方法，本發(fā)明采用的方法反應(yīng)溫和,整個(gè)過程不會(huì)對(duì)操作人員產(chǎn)生危害；制備的石墨烯薄膜缺陷少，不會(huì)分解成小碎片，可以保持很好的完整性；而且還原反應(yīng)不會(huì)對(duì)薄膜和基體之間的結(jié)合產(chǎn)生大的影響，具有很好的界面結(jié)合力，能明顯改善鈦合金摩擦磨損性能。最終獲得的薄膜其強(qiáng)度、彈性、生物摩擦學(xué)性能和耐磨性更好，有望成為醫(yī)用關(guān)節(jié)材料，因而具有很大的應(yīng)用價(jià)值。
[0025]以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進(jìn)一步說明，以充分地了解本發(fā)明的目的、特征和效果。【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1是本發(fā)明示意圖；
[0027]圖2是本發(fā)明實(shí)施例1獲得的鈦合金還原氧化石墨烯復(fù)合薄膜的SEM圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]實(shí)施例1
[0029]一種鈦合金表面石墨烯薄膜的制備方法，包括以下步驟:
[0030]a.將拋光處理的鈦合金Ti6Al4V放入70%異丙醇溶液中超聲30min，這里的Ti6Al4V也可用Ti6Al7Nb或Ti12Mo5Ta替代；再用超純水沖洗5次，然后緩慢放入piranha溶液中IOmin,取出后再次將處理后的鈦合金放入新的piranha溶液中5min,使鈦合金表面輕基化。
[0031]b.將羥基化的鈦合金用去離子水清洗5次后，放入丙基三甲氧基硅烷含量為2mmol/L的氨基硅烷溶液中自組裝硅烷薄膜，時(shí)間為2h。
[0032]c.將氧化石墨烯粉末放入蒸餾水中，超聲波分散30min，得到濃度為0.lmg/mL穩(wěn)定的氧化石墨烯膠體。
[0033]d.將表面附有硅烷的鈦合金浸入氧化石墨烯膠體，在密閉容器中保持恒溫80°C持續(xù)10h，通過硅烷和氧 化石墨烯的反應(yīng)，在鈦合金表面就制備了硅烷-氧化石墨烯復(fù)合薄膜。
[0034]e.將附有氧化石墨烯薄膜的鈦合金浸入55% HI和30%磷酸的混合溶液(v/v =9:1)，在密閉容器中加熱201^11，溫度控制在100°C。通過親核取代反應(yīng)將鈦合金表面的氧化石墨烯進(jìn)行還原。
[0035]f.還原后的產(chǎn)品用去離子水反復(fù)沖洗直至沖洗后的溶液pH為中性，然后將沖洗后的產(chǎn)品在40°C真空中放置24h，制得鈦合金表面還原氧化石墨烯復(fù)合薄膜。
[0036]對(duì)制備的鈦合金表面還原氧化石墨烯復(fù)合薄膜進(jìn)行測試，結(jié)果如下:
[0037]采用多功能電子能譜儀(XPS)分析復(fù)合膜的化學(xué)成分，高清Cls峰顯示鈦合金上組裝上了氧化石墨烯，經(jīng)還原之后氧化石墨烯上的羥基、環(huán)氧基和羧基消失了。采用掃描電鏡(SEM)對(duì)復(fù)合膜的表面形貌進(jìn)行分析，如圖2所示，SEM圖顯示還原氧化石墨烯薄膜成功地組裝在了鈦合金表面。用UMT-2MT型摩擦試驗(yàn)機(jī)測得復(fù)合薄膜在載荷為0.1N和滑移速度為IHz時(shí)摩擦系數(shù)為0.12左右，而沒有復(fù)合膜的鈦合金Ti6Al4V摩擦系數(shù)為0.45,可以看到復(fù)合薄膜顯示出良好的摩擦學(xué)性能。
[0038]實(shí)施例2
[0039]一種鈦合金表面石墨烯薄膜的制備方法，包括以下步驟:
[0040]a.將拋光處理的鈦合金Ti6Al4V放入70%異丙醇溶液中超聲60min，，這里的Ti6Al4V也可用Ti6Al7Nb或Ti12Mo5Ta替代，再用超純水沖洗3次，然后緩慢放入piranha溶液中30min,取出后再次將處理后的鈦合金放入新的piranha溶液中IOmin,使鈦合金表面
羥基化。
[0041]b.將羥基化的鈦合金用去離子水清洗5次后，放入丙基三甲氧基硅烷含量為0.5mmol/L的氨基硅烷溶液中自組裝硅烷薄膜，時(shí)間為12h。
[0042]c.將氧化石墨烯粉末放入蒸餾水中，超聲波分散2h，得到濃度為2mg/mL穩(wěn)定的氧化石墨烯膠體。
[0043]d.將表面附有硅烷的鈦合金浸入氧化石墨烯膠體，在密閉容器中保持恒溫40°C持續(xù)24h，通過硅烷和氧化石墨烯的反應(yīng)，在鈦合金表面就制備了硅烷-氧化石墨烯復(fù)合薄膜。
[0044]e.將附有氧化石墨烯薄膜的鈦合金浸入30% HI和30%磷酸的混合溶液(v/v =9:1)，在密閉容器中加熱10h，溫度控制在40°C。通過親核取代反應(yīng)將鈦合金表面的氧化石墨烯進(jìn)行還原。
[0045]f.還原后的產(chǎn)品用去離子水反復(fù)沖洗直至沖洗后的溶液pH為中性，然后將沖洗后的產(chǎn)品在40°C真空中放置24h，制得鈦合金表面還原氧化石墨烯復(fù)合薄膜。
[0046]對(duì)制備的鈦合金表面還原氧化石墨烯復(fù)合薄膜進(jìn)行測試，結(jié)果如下:
[0047]采用多功能電子能譜儀(XPS)分析復(fù)合膜的化學(xué)成分，高清Cls峰顯示鈦合金上組裝上了氧化石墨烯，經(jīng)還原之后氧化石墨烯上的羥基、環(huán)氧基和羧基消失了。用UMT-2MT型摩擦試驗(yàn)機(jī)測得復(fù)合薄膜在載荷為0.1N和滑移速度為IHz時(shí)摩擦系數(shù)為0.16左右，而沒有復(fù)合膜的鈦合金Ti6Al4V摩擦系數(shù)為0.45，可以看到復(fù)合薄膜顯示出良好的摩擦學(xué)性倉泛。
[0048]實(shí)施例3
[0049]一種鈦合金表面石墨烯薄膜的制備方法，包括以下步驟: [0050]a.將拋光處理的鈦合金Ti6Al4V放入70%異丙醇溶液中超聲45min，這里的Ti6Al4V也可用Ti6Al7Nb或Ti12Mo5Ta替代，再用超純水沖洗3次，然后緩慢放入piranha溶液中20min,取出后再次將處理后的鈦合金放入新的piranha溶液中5min,使鈦合金表面輕基化。
[0051]b.將羥基化的鈦合金用去離子水清洗3次后，放入丙基三甲氧基硅烷含量為2mmol/L的氨基硅烷溶液中自組裝硅烷薄膜，時(shí)間為2h。
[0052]c.將氧化石墨烯粉末放入蒸餾水中，超聲波分散30min，得到濃度為0.lmg/mL穩(wěn)定的氧化石墨烯膠體。
[0053]d.將表面附有硅烷的鈦合金浸入氧化石墨烯膠體，在密閉容器中保持恒溫60°C持續(xù)16h，通過硅烷和氧化石墨烯的反應(yīng)，在鈦合金表面就制備了硅烷-氧化石墨烯復(fù)合薄膜。
[0054]e.將附有氧化石墨烯薄膜的鈦合金浸入45 % HBr和30 %磷酸的混合溶液(v/v =9:1)，在密閉容器中加熱30min，溫度控制在100°C。通過親核取代反應(yīng)將鈦合金表面的氧化石墨烯進(jìn)行還原。
[0055]f.還原后的產(chǎn)品用去離子水反復(fù)沖洗直至沖洗后的溶液pH為中性，然后將沖洗后的產(chǎn)品在40°C真空中放置24h，制得鈦合金表面還原氧化石墨烯復(fù)合薄膜。
[0056]實(shí)施例4
[0057]一種鈦合金表面石墨烯薄膜的制備方法，包括以下步驟:
[0058]a.將拋光處理的鈦合金Ti6Al4V放入70%異丙溶液中超聲45min，這里的Ti6Al4V也可用Ti6Al7Nb或Ti12Mo5Ta替代，再用超純水沖洗3次，然后緩慢放入piranha溶液中20min,取出后再次將處理后的鈦合金放入新的piranha溶液中5min,使鈦合金表面羥基化。[0059]b.將羥基化的鈦合金用去離子水清洗3次后，放入丙基三甲氧基硅烷含量為lmmol/L的氨基硅烷溶液中自組裝硅烷薄膜，時(shí)間為2h。
[0060]c.將氧化石墨烯粉末放入蒸懼水中，超聲波分散30min,得到濃度為1.0mg/mL穩(wěn)定的氧化石墨烯膠體。
[0061]d.將表面附有硅烷的鈦合金浸入氧化石墨烯膠體，在密閉容器中保持恒溫60°C持續(xù)16h，通過硅烷和氧化石墨烯的反應(yīng)，在鈦合金表面就制備了硅烷-氧化石墨烯復(fù)合薄膜。
[0062]e.將附有氧化石墨烯薄膜的鈦合金浸入30% HI和30%磷酸的混合溶液(v/v =9:1)，在密閉容器中加熱301^11，溫度控制在100°C。通過親核取代反應(yīng)將鈦合金表面的氧化石墨烯進(jìn)行還原。
[0063]f.還原后的產(chǎn)品用去離子水反復(fù)沖洗直至沖洗后的溶液pH為中性，然后將沖洗后的產(chǎn)品在40°C真空中放置24h，制得鈦合金表面還原氧化石墨烯復(fù)合薄膜。
[0064]實(shí)施例5
[0065]一種鈦合金表面石墨烯薄膜的制備方法，包括以下步驟:
[0066]a.將拋光處理的鈦合金Ti6Al4V放入70%異丙溶液中超聲45min，這里的Ti6Al4V也可用Ti6Al7Nb或Ti12Mo5Ta替代，再用超純水沖洗3次，然后緩慢放入piranha溶液中20min,取出后再次將處理后的鈦合金放入新的piranha溶液中5min,使鈦合金表面羥基化。
[0067]b.將羥基化的鈦合金用去離子水清洗3次后，放入丙基三甲氧基硅烷含量為lmmol/L的氨基硅烷溶液中自組裝硅烷薄膜，時(shí)間為2h。
[0068]c.將氧化石墨烯粉末放入蒸餾水中，超聲波分散30min，得到濃度為1.0mg/mL穩(wěn)定的氧化石墨烯膠體。
[0069]d.將表面附有硅烷的鈦合金浸入氧化石墨烯膠體，在密閉容器中保持恒溫60°C持續(xù)16h，通過硅烷和氧化石墨烯的反應(yīng)，在鈦合金表面就制備了硅烷-氧化石墨烯復(fù)合薄膜。
[0070]e.將附有氧化石墨烯薄膜的鈦合金浸入57% HI和30%磷酸的混合溶液(v/v =9:1)，在密閉容器中加熱301^11，溫度控制在100°C。通過親核取代反應(yīng)將鈦合金表面的氧化石墨烯進(jìn)行還原。
[0071]f.還原后的產(chǎn)品用去離子水反復(fù)沖洗直至沖洗后的溶液pH為中性，然后將沖洗后的產(chǎn)品在40°C真空中放置24h，制得鈦合金表面還原氧化石墨烯復(fù)合薄膜。
[0072]實(shí)施例6
[0073]一種鈦合金表面石墨烯薄膜的制備方法，包括以下步驟:
[0074]所用的原材料包括:某公司生產(chǎn)的氧化石墨烯粉末。
[0075]a.將拋光處理的鈦合金Ti6Al4V放入70%異丙溶液中超聲45min，這里的Ti6Al4V也可用Ti6Al7Nb或Ti12Mo5Ta替代，再用超純水沖洗3次，然后緩慢放入piranha溶液中20min,取出后再次將處理后的鈦合金放入新的piranha溶液中5min,使鈦合金表面羥基化。
[0076]b.將羥基化的鈦合金用去離子水清洗3次后，放入丙基三甲氧基硅烷含量為lmmol/L的氨基硅烷溶液中自組裝硅烷薄膜，時(shí)間為2h。[0077]c.將氧化石墨烯粉末放入蒸懼水中，超聲波分散30min,得到濃度為1.0mg/mL穩(wěn)定的氧化石墨烯膠體。
[0078]d.將表面附有硅烷的鈦合金浸入氧化石墨烯膠體，在密閉容器中保持恒溫60°C持續(xù)16h，通過硅烷和氧化石墨烯的反應(yīng)，在鈦合金表面就制備了硅烷-氧化石墨烯復(fù)合薄膜。
[0079]e.將附有氧化石墨烯薄膜的鈦合金浸入47 % HBr和30 %磷酸的混合溶液(v/v =9:1)，在密閉容器中加熱30min，溫度控制在100°C。通過親核取代反應(yīng)將鈦合金表面的氧化石墨烯進(jìn)行還原。
[0080]f.還原后的產(chǎn)品用去離子水反復(fù)沖洗直至沖洗后的溶液pH為中性，然后將沖洗后的產(chǎn)品在40°C真空中放置24h，制得鈦合金表面還原氧化石墨烯復(fù)合薄膜。
[0081]對(duì)制備的鈦合金表面還原氧化石墨烯復(fù)合薄膜進(jìn)行測試，結(jié)果如下:
[0082]采用多功能電子能譜儀(XPS)分析復(fù)合膜的化學(xué)成分，高清Cls峰顯示鈦合金上組裝上了氧化石墨烯，經(jīng)還原之后氧化石墨烯上的羥基、環(huán)氧基和羧基消失了。用UMT-2MT型摩擦試驗(yàn)機(jī)測得復(fù)合薄膜在載荷為0.1N和滑移速度為IHz時(shí)摩擦系數(shù)為0.14左右，而沒有復(fù)合膜的鈦合金Ti6Al4V摩擦系數(shù)為0.45，說明還原氧化石墨烯復(fù)合薄膜成功地組裝在了鈦合金表面，薄膜具有優(yōu)秀的摩擦學(xué)性能和良好的界面結(jié)合力，鈦合金的摩擦學(xué)性能顯著提高。
[0083]以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的較佳具體實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員無需創(chuàng)造性勞動(dòng)就可以根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思作出諸多修改和變化。因此，凡本【技術(shù)領(lǐng)域】中技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思在現(xiàn) 有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過邏輯分析、推理或者有限的實(shí)驗(yàn)可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在由權(quán)利要求書所確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種鈦合金表面石墨烯薄膜的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: a.將表面拋光處理后的鈦合金放入異丙醇溶液中超聲，再用超純水沖洗，然后緩慢放入piranha溶液中靜置,將靜置處理后的鈦合金取出再放入新的piranha溶液中進(jìn)行二次靜置，使鈦合金表面羥基化； b.將羥基化后的鈦合金用去離子水清洗后，置入氨基硅烷溶液中； c.將氧化石墨烯粉末放入蒸餾水中，超聲波分散，得到氧化石墨烯膠體； d.將經(jīng)所述步驟b處理后的鈦合金浸入所述步驟C得到的氧化石墨烯膠體中，在密閉容器中持續(xù)保持恒溫； e.將經(jīng)所述步驟d處理后的鈦合金浸入氫鹵酸和磷酸的混合溶液中，在密閉容器中加執(zhí).f.將經(jīng)所述步驟e處理得到的產(chǎn)品用去離子水反復(fù)沖洗，直至沖洗后的溶液PH為中性，然后將沖洗后的產(chǎn)品干燥。
2.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦合金表面石墨烯薄膜的制備方法，其特征在于，所述步驟a中:所述鈦合金選自Ti6Al4V、Ti6Al7Nb和Ti12Mo5Ta中的一種；所述異丙醇的濃度為按質(zhì)量百分比計(jì)70%;所述piranha溶液為按質(zhì)量百分比計(jì)濃度為98%的濃硫酸和按質(zhì)量百分比計(jì)濃度為30%的雙氧水按體積比7:3混合的溶液。
3.一種根據(jù)權(quán)利要求2所述的鈦合金表面石墨烯薄膜的制備方法，其特征在于，所述步驟a中:所述鈦合金在異丙醇溶液中超聲的時(shí)間為30~60min ;用超純水沖洗次數(shù)為3~5次；在piranha溶液中首次 靜置時(shí)間為10~30min ;二次靜置時(shí)間為5~lOmin。
4.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦合金表面石墨烯薄膜的制備方法，其特征在于，所述步驟b中，所述氨基硅烷溶液是以按5:1體積比混合的甲苯和水為溶劑，以Y-(2，3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷為溶質(zhì)，溶質(zhì)的濃度為0.5~2mmol/L。
5.一種根據(jù)權(quán)利要求4所述的鈦合金表面石墨烯薄膜的制備方法，其特征在于，所述步驟b中，用去離子水清洗的次數(shù)為3~5次；羥基化后的鈦合金在氨基硅烷溶液溶液中的置放時(shí)間為2~12h。
6.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦合金表面石墨烯薄膜的制備方法，其特征在于:所述步驟c中的超聲波分散時(shí)間為30min~2h ;得到的所述氧化石墨烯膠體的濃度為0.1~2mg/mlο
7.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦合金表面石墨烯薄膜的制備方法，其特征在于:所述步驟d中，所述密閉容器的恒定溫度范圍為40~80°C、恒溫持續(xù)時(shí)間為10~24h。
8.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦合金表面石墨烯薄膜的制備方法，其特征在于:所述步驟e中，所述氫鹵酸是按質(zhì)量百分比計(jì)濃度為30%~57%的HI溶液或按質(zhì)量百分比計(jì)濃度為30 %~47 %的HBr溶液，混合溶液是指所述氫鹵酸和按質(zhì)量百分比計(jì)濃度為30 %的磷酸按9:1體積比混合的溶液。
9.一種根據(jù)權(quán)利要求8所述的鈦合金表面石墨烯薄膜的制備方法，其特征在于:所述步驟e中，鈦合金在密閉容器中的加熱的時(shí)間為20min~10h，加熱溫度控制在40~100°C;所述步驟f中的所述干燥的指在40°C真空中放置24h。
10.一種利用如權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述方法制備的含石墨烯薄膜鈦合金材料。
【文檔編號(hào)】C23C20/06GK104018145SQ201410257712
【公開日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2014年6月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月11日
【發(fā)明者】程先華, 劉祖漢, 李鵬飛, 王傳英, 孫志勇 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)