一种激光－感应复合熔覆石墨烯增强Ni₃Ti复合材料的方法

摘要

一种激光－感应复合熔覆石墨烯增强Ni₃Ti复合材料的方法，该方法的特点是：首先，将经过表面镀镍处理的石墨烯加入到钛粉与Ni20Cr合金粉末中，形成混合粉末，其中，钛粉与Ni20Cr合金粉末的质量比为1:8，表面经过镀镍处理的石墨烯在混合粉末中的质量百分含量为3.5%；然后，将混合粉末加入到球磨机内混合均匀形成熔覆材料；最后，采用激光－感应复合熔覆的方法将熔覆材料沉积在基材为纯钛板的表面，制备成石墨烯增强Ni₃Ti复合材料。本发明采用激光－感应复合熔覆的方法在大气中完成石墨烯增强Ni₃Ti复合材料的制备，具有优异的耐蚀与耐磨性能，在形状记忆合金与生物医用材料领域具有广阔的应用前景。

主权项

一种激光‑感应复合熔覆石墨烯增强Ni₃Ti复合材料的方法，其方法与步骤为：（1）石墨烯表面改性，具体为：1）将石墨烯加入到8%NaOH溶液中，35℃下超声分散60分钟，分离、用去离子洗涤，完成对石墨烯的粗化处理；2）将经过粗化处理的石墨烯加入到由50mL/L CH₃COOH和45mL/L C₄H₆O₄Sn组成的混合液中，55℃下超声分散60分钟，分离、用去离子洗涤，对石墨烯进行活化处理；3）将经过活化处理的石墨烯加入到28g/L的硼氢化钠溶液中，45℃下超声分散60分钟，分离、用去离子洗涤至中性，在100℃下真空干燥120分钟，完成石墨烯的还原处理；4）将经过还原处理的石墨烯加入到由45g/L醋酸镍、38g/L的氨基乙酸、25g/L焦磷酸钾、0.05g/L醋酸钯、25%氨水5~20 ml/L组成的镀镍溶液中，在pH值为 11、温度为 70℃与超声振动的条件下，化学镀镍80min，使石墨烯表面形成镍包覆层的平均厚度为10μm；（2）首先，将表面经过改性处理的石墨烯加入到纯度为99.4%的钛粉与Ni20Cr合金粉中形成混合粉末，其中，钛粉与Ni20Cr合金粉的质量比为1:8，表面经过改性处理的石墨烯在混合粉末中的质量百分比3.5%；然后，将混合粉末在充有液氮的球磨机内混合均匀，获得粒径范围为20~60μm的熔覆粉末；球磨工艺参数为：转速200转/分，时间2小时，球磨过程中使用粒径范围为3~20mm的不锈钢球，不锈钢球与混合粉末的质量比为10:1；钛粉的平均粒径为90μm；Ni20Cr合金粉末的化学成分为：Ni 80 wt.%，Cr 20 wt.%，平均粒径为100μm；（3）将纯钛板作为基材，将其表面进行除油、除锈处理，然后采用激光－感应复合熔覆技术将熔覆粉末沉积于纯钛板表面，形成石墨烯增强Ni₃Ti复合材料；其中，激光－感应复合熔覆的工艺参数为：激光功率2.5kW，激光扫描速度1500mm/min，基材被感应预热的温度为600℃，粉末喷嘴直径4mm，激光光斑直径4.5mm，熔覆粉末流量40g/min，粉末喷嘴与纯钛板表面法向间的夹角53°，粉末喷嘴与纯钛板表面垂直距离12mm。