激光熔注用納米碳化硅含膠漿料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種納米碳化娃漿料，尤其是一種納米碳化娃含膠漿料及其制備方 法，具體地說是一種激光烙注用納米碳化娃含膠漿料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 激光烙注技術(shù)是近年來備受關(guān)注的一種顆粒增強表面改性技術(shù)。其基本原理是： 在利用高能量密度激光加熱改性工件表面使其形成烙池的同時，將增強顆粒引入改性工件 表面烙池，冷凝后在改性工件表面形成顆粒增強表面層，從而實現(xiàn)提高工件的耐磨性、耐蝕 性等性能。目前，在激光烙注過程中粉體引入主要依靠送粉器;然而，現(xiàn)有送粉器對粉體粒 徑有著嚴格要求，對于粒徑小于10微米的粉體很難實現(xiàn)輸送，更談不上輸送納米粉體?？蒞 說，在激光烙注技術(shù)中納米顆粒的引入目前只能采用預(yù)置方法。
[0003] 眾所周知，納米顆粒由于其顆粒粒徑很小，極容易發(fā)生團聚現(xiàn)象，造成納米顆粒許 多優(yōu)異的改性特性得不到充分發(fā)揮。納米碳化娃粉體作為一種用途極其廣泛的納米材料， 應(yīng)用中呈現(xiàn)高分散性特征也是其始終追求的目標之一。將納米碳化娃粉體分散在某一特定 溶液中制備成納米碳化娃漿料后再進行應(yīng)用，是其團聚問題的一個很好的解決途徑。運方 面的國內(nèi)外的相關(guān)研究已經(jīng)較多，例如鄧斌等的研究論文"納米SiC水懸浮穩(wěn)定性的研究" (《長沙電力學院學報》，2003年，第18卷第1期），等等。然而，運些漿料干燥固化后，納米碳化 娃顆粒與改性材料表面粘附性很差，難W滿足激光烙注引入納米碳化娃顆粒的要求。
[0004] 解決運一問題最容易想到的方法是，將納米碳化娃粉體分散在某一特定含膠溶液 中，使其具有干燥固化后能夠呈高分散特征并很好地粘附在改性材料表面的特性。然而，根 據(jù)顆粒分散理論，微細顆粒只能在與之相適配的溶液體系中才具有高分散穩(wěn)定懸浮特征， 也就是說微細顆粒與其分散溶液具有唯一性。例如，根據(jù)王宏宇、程滿等的研究論文"納米 氧化姉在醇水混合溶液中的分散行為"（《稀±》，2014年，第35卷第3期)可知，對于納米氧化 姉而言，其無論是采用純水或是乙醇作為分散溶液均無法獲得高分散穩(wěn)定懸浮特征，而在 醇水混合溶液中則具有很好的高分散穩(wěn)定懸浮性。換言之，針對不同種類的微細顆粒開發(fā) 高分散穩(wěn)定懸浮的含膠漿料，必須基于顆粒分散理論創(chuàng)造性地選擇與之適配的分散溶液和 采用特定的分散方法。
[0005] 據(jù)申請人所知，目前尚無一種納米碳化娃含膠漿料可供使用，一定程度制約了納 米碳化娃運一具有優(yōu)異特性的納米材料在激光烙注等顆粒表面改性技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是針對目前尚無一種納米碳化娃含膠漿料可供其在激光烙注等顆 粒表面改性技術(shù)領(lǐng)域中使用，發(fā)明一種激光烙注用納米碳化娃含膠漿料及其制備方法。
[0007] 本發(fā)明的技術(shù)方案之一是： 一種激光烙注用納米碳化娃含膠漿料，其特征是它由占漿料質(zhì)量分數(shù)3-5%的納米碳化 娃粉體、占漿料質(zhì)量分數(shù)0.2%-0.3%的聚乙二醇、占漿料質(zhì)量分數(shù)0.2%-0.3%的四甲基氨氧 化錠W及余量的含膠醇水混合溶液組成。所述含膠醇水混合溶液由去離子水、無水乙醇和 聚醋酸乙締醋乳液(俗稱白乳膠)組成;其中，聚醋酸乙締醋乳液占含膠醇水混合溶液的體 積分數(shù)為5-10%，余量則為無水乙醇和去離子水體積比為1:1的醇水混合溶液。
[000引所述納米碳化娃粉體的平均粒徑為20-60納米。
[0009] 所述聚醋酸乙締醋乳液中的醋酸乙締含量為介于20%至40%。
[0010] 本發(fā)明的技術(shù)方案之二是： 一種激光烙注用納米碳化娃含膠漿料制備方法，其特征是它包括W下步驟： 首先，按照無水乙醇和去離子水的體積比1:1配制醇水混合溶液； 其次，量取體積分數(shù)為5-10%的聚醋酸乙締醋乳液和余量的已配制好的無水乙醇和去 離子水體積比為1:1的醇水混合溶液，將兩者放入容器中混合后攬拌不少于5分鐘，獲得含 膠醇水混合溶液，并測量其密度； 再次，量取質(zhì)量分數(shù)占漿料質(zhì)量分數(shù)3-5%的納米碳化娃粉體、質(zhì)量分數(shù)占漿料質(zhì)量分 數(shù)0.25%的聚乙二醇、質(zhì)量分數(shù)占漿料質(zhì)量分數(shù)0.25%的四甲基氨氧化錠W及余量的含膠醇 水混合溶液，將它們放入容器中混合后攬拌不少于10分鐘，獲得納米碳化娃含膠分散液； 最后，將攬拌后的納米碳化娃含膠分散液置于超聲設(shè)備中進行超聲分散，分散時間為 30~60分鐘，即可得到激光烙注用納米碳化娃含膠漿料成品。
[0011] 所述納米碳化娃粉體在量取前最好進行堿洗處理W去除粉體中雜質(zhì)并對粉體顆 粒表面進行預(yù)處理，其特征是堿洗處理包括如下步驟:①堿洗;將納米碳化娃粉體放入裝 有濃度為10%的氨氧化鋼水溶液容器中，攬拌不少于20分鐘。②去除堿液;攬拌后靜置直至 納米碳化娃粉體全部沉淀在容器底部，用吸管吸出容器中的堿液。③清洗;在底部留有納 米碳化娃粉體的容器中加入去離子水，對堿洗后的納米碳化娃粉體進行反復(fù)清洗，每次攬 拌不少于5分鐘后去除去離子水，并重新加入干凈的去離子水，直至清洗干凈即加入去離子 水攬拌后的PH值等于7。④干燥粉體;將清洗后的納米碳化娃粉體，置于干燥箱中烘干。
[0012] 所述納米碳化娃粉體若為非真空包裝粉體，在量取時需在所需質(zhì)量分數(shù)基礎(chǔ)上除 W其分散率后進行稱量。
[001引所述分散率的測量方法為：稱量Ig經(jīng)120°CX4小時干燥后的非真空包裝粉體，將 其放入已放有IOml的醇水混合溶液(無水乙醇和去離子水的體積比為1:1)的容器中，超聲 分散30分鐘;靜置10分鐘后，量取容器中上層漿料5ml，并測量出運5ml漿料中所含顆粒質(zhì)量 再除WO.5g，即可得到分散率。
[0014] 本發(fā)明未設(shè)及部分均與現(xiàn)有技術(shù)相同或可采用現(xiàn)有技術(shù)實現(xiàn)。
[0015] 本發(fā)明的有益效果： (1)本發(fā)明獲得了一種激光烙注用納米碳化娃含膠漿料，將其涂覆在待改性材料表面， 干燥固化后可在待改性材料表面形成粘附性強且彌散分布的納米碳化娃顆粒預(yù)置層，能夠 滿足激光烙注等顆粒表面改性技術(shù)領(lǐng)域引入納米顆粒需要。
[0016] (2)本發(fā)明所述激光烙注用納米碳化娃含膠漿料，可適應(yīng)于采用刷涂、浸涂和噴涂 等涂覆方法;而且，該漿料具有良好的懸浮穩(wěn)定性，可穩(wěn)定懸浮2個月不沉降，具有極佳的使 用性能。
[0017] (3)本發(fā)明所述激光烙注用納米碳化娃含膠漿料制備方法簡便易行，生產(chǎn)率極高， 不需要特殊設(shè)備；同時，對于非真空包裝顆粒引入了分散率，可實現(xiàn)納米碳化娃含量的精細 控制。
【附圖說明】
[0018] 圖1添加其他膠液的納米碳化娃含膠漿料(左邊試管)和本發(fā)明納米碳化娃含膠 漿料(右邊試管)樣品實物照片。
【具體實施方式】
[0019] 下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步的說明。
[0020] W下是本發(fā)明激光烙注用納米碳化娃含膠漿料及其制備方法的實例，但不僅僅限 于運些實例，只要采用本發(fā)明所述方法，均可達到本發(fā)明的目的。
[0021] W下實例中假定乙醇的比重為0.78、水的比重為1，實際使用時可根據(jù)實際比重進 行相應(yīng)的計算和調(diào)整。同時，考慮到加入納米碳化娃粉體后漿料體積變化很小，故不考慮加 入粉體后漿料體積的變化。下述實施例中的納米碳化娃粉體在量取前最好進行堿洗處理W 去除粉體中雜質(zhì)并對粉體顆粒表面采用W下方法進行堿洗預(yù)處理，具體處理步驟為:①堿 洗;將納米碳化娃粉體放入裝有濃度為10%的氨氧化鋼水溶液容器中，攬拌不少于20分鐘。 ②去除堿液;攬拌后靜置直至納米碳化娃粉體全部沉淀在容器底部，用吸管吸出容器中的 堿液。③清洗;在底部留有納米碳化娃粉體的容器中加入去離子水，對堿洗后的納米碳化 娃粉體進行反復(fù)清洗，每次攬拌不少于5分鐘后去除去離子水，并重新加入干凈的去離子 水，直至清洗干凈即加入去離子水攬拌后的PH值等于7。④干燥粉體;將清洗后的納米碳化 娃粉體，置于干燥箱中烘干。如納米碳化娃粉體為非真空包裝粉體，在量取時需在所需質(zhì)量 分數(shù)基礎(chǔ)上除W其分散率后進行稱量。分散率的測量方法為:稱量Ig經(jīng)12(TCX4小時干燥 后的非真空包裝粉體，將其放入已放有IOml的醇水混合溶液(無水乙醇和去離子水的體積 比為1:1)的容器中，超聲分散30分鐘;靜置10分鐘后，量取容器中上層漿料5ml，并測量出運 5ml漿料中所含顆粒質(zhì)量再除WO.5g，即可得到分散率。
[0022] 實施例一。
[0023] 選用平均粒徑為40納米的真空包裝納米碳化娃粉體，制備納米碳化娃質(zhì)量分數(shù)為 5%的含膠漿料100ml。配制含膠醇水混合溶液時，所使用乙醇為試劑級無水乙醇、水為去離 子水，所添加的聚醋酸乙締醋乳液為市購白乳膠，其醋酸乙締含量為大于20%至40%。
[0024] 首先，按照乙醇和水的體積比1:1配制醇水混合溶液。其次，量取5ml的聚醋酸乙締 醋乳液和95ml的已配制好的乙醇和水體積比為1:1的醇水混合溶液，將兩者放入容器中混 合后攬拌不少于5分鐘，獲得含膠醇水混合溶液，測量其密度為0.9g/ml。再次，量取4. Sg堿 洗處理后的納米碳化娃粉體、〇.24g(也可為0.196 g -0.288 g之間的任意值)的聚乙二醇、 0.24g(也可為0.196 g -0.288 g之間的