激光熔注用纳米碳化硅含胶浆料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种激光熔注用纳米碳化硅含胶浆料，其特征是它由占浆料质量分数3-5%的纳米碳化硅粉体、占浆料质量分数0.2%-0.3%的聚乙二醇、占浆料质量分数0.2%-0.3%的四甲基氢氧化铵以及余量的含胶醇水混合溶液组成。所述含胶醇水混合溶液由去离子水、无水乙醇和聚醋酸乙烯酯乳液（俗称白乳胶）组成；其中，聚醋酸乙烯酯乳液占含胶醇水混合溶液的体积分数为5-10%，余量则为无水乙醇和去离子水体积比为1:1的醇水混合溶液。这一浆料可适应于采用刷涂、浸涂和喷涂等涂覆方法；而且，其具有良好的悬浮稳定性，可稳定悬浮2个月不沉降，能够满足激光熔注等颗粒表面改性技术领域引入微细粉体的需要。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种纳米碳化硅浆料，尤其是一种纳米碳化硅含胶浆料及其制备方法，具体地说是一种激光熔注用纳米碳化硅含胶浆料及其制备方法。
技术介绍
激光熔注技术是近年来备受关注的一种颗粒增强表面改性技术。其基本原理是：在利用高能量密度激光加热改性工件表面使其形成熔池的同时，将增强颗粒引入改性工件表面熔池，冷凝后在改性工件表面形成颗粒增强表面层，从而实现提高工件的耐磨性、耐蚀性等性能。目前，在激光熔注过程中粉体引入主要依靠送粉器；然而，现有送粉器对粉体粒径有着严格要求，对于粒径小于10微米的粉体很难实现输送，更谈不上输送纳米粉体。可以说，在激光熔注技术中纳米颗粒的引入目前只能采用预置方法。众所周知，纳米颗粒由于其颗粒粒径很小，极容易发生团聚现象，造成纳米颗粒许多优异的改性特性得不到充分发挥。纳米碳化硅粉体作为一种用途极其广泛的纳米材料，应用中呈现高分散性特征也是其始终追求的目标之一。将纳米碳化硅粉体分散在某一特定溶液中制备成纳米碳化硅浆料后再进行应用，是其团聚问题的一个很好的解决途径。这方面的国内外的相关研究已经较多，例如邓斌等的研究论文“纳米SiC水悬浮稳定性的研究”（《长沙电力学院学报》，2003年，第18卷第1期），等等。然而，这些浆料干燥固化后，纳米碳化硅颗粒与改性材料表面粘附性很差，难以满足激光熔注引入纳米碳化硅颗粒的要求。解决这一问题最容易想到的方法是，将纳米碳化硅粉体分散在某一特定含胶溶液中，使其具有干燥固化后能够呈高分散特征并很好地粘附在改性材料表面的特性。然而，根据颗粒分散理论，微细颗粒只能在与之相适配的溶液体系中才具有高分散稳定悬浮特征，也就是说微细颗粒与其分散溶液具有唯一性。例如，根据王宏宇、程满等的研究论文“纳米氧化铈在醇水混合溶液中的分散行为”（《稀土》，2014年，第35卷第3期）可知，对于纳米氧化铈而言，其无论是采用纯水或是乙醇作为分散溶液均无法获得高分散稳定悬浮特征，而在醇水混合溶液中则具有很好的高分散稳定悬浮性。换言之，针对不同种类的微细颗粒开发高分散稳定悬浮的含胶浆料，必须基于颗粒分散理论创造性地选择与之适配的分散溶液和采用特定的分散方法。据申请人所知，目前尚无一种纳米碳化硅含胶浆料可供使用，一定程度制约了纳米碳化硅这一具有优异特性的纳米材料在激光熔注等颗粒表面改性
的应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对目前尚无一种纳米碳化硅含胶浆料可供其在激光熔注等颗粒表面改性
中使用，专利技术一种激光熔注用纳米碳化硅含胶浆料及其制备方法。本专利技术的技术方案之一是：一种激光熔注用纳米碳化硅含胶浆料，其特征是它由占浆料质量分数3-5%的纳米碳化硅粉体、占浆料质量分数0.2%-0.3%的聚乙二醇、占浆料质量分数0.2%-0.3%的四甲基氢氧化铵以及余量的含胶醇水混合溶液组成。所述含胶醇水混合溶液由去离子水、无水乙醇和聚醋酸乙烯酯乳液（俗称白乳胶）组成；其中，聚醋酸乙烯酯乳液占含胶醇水混合溶液的体积分数为5-10%，余量则为无水乙醇和去离子水体积比为1:1的醇水混合溶液。所述纳米碳化硅粉体的平均粒径为20-60纳米。所述聚醋酸乙烯酯乳液中的醋酸乙烯含量为介于20%至40%。本专利技术的技术方案之二是：一种激光熔注用纳米碳化硅含胶浆料制备方法，其特征是它包括以下步骤：首先，按照无水乙醇和去离子水的体积比1:1配制醇水混合溶液；其次，量取体积分数为5-10%的聚醋酸乙烯酯乳液和余量的已配制好的无水乙醇和去离子水体积比为1:1的醇水混合溶液，将两者放入容器中混合后搅拌不少于5分钟，获得含胶醇水混合溶液，并测量其密度；再次，量取质量分数占浆料质量分数3-5%的纳米碳化硅粉体、质量分数占浆料质量分数0.25%的聚乙二醇、质量分数占浆料质量分数0.25%的四甲基氢氧化铵以及余量的含胶醇水混合溶液，将它们放入容器中混合后搅拌不少于10分钟，获得纳米碳化硅含胶分散液；最后，将搅拌后的纳米碳化硅含胶分散液置于超声设备中进行超声分散，分散时间为30~60分钟，即可得到激光熔注用纳米碳化硅含胶浆料成品。所述纳米碳化硅粉体在量取前最好进行碱洗处理以去除粉体中杂质并对粉体颗粒表面进行预处理，其特征是碱洗处理包括如下步骤：①碱洗；将纳米碳化硅粉体放入装有浓度为10%的氢氧化钠水溶液容器中，搅拌不少于20分钟。②去除碱液；搅拌后静置直至纳米碳化硅粉体全部沉淀在容器底部，用吸管吸出容器中的碱液。③清洗；在底部留有纳米碳化硅粉体的容器中加入去离子水，对碱洗后的纳米碳化硅粉体进行反复清洗，每次搅拌不少于5分钟后去除去离子水，并重新加入干净的去离子水，直至清洗干净即加入去离子水搅拌后的PH值等于7。④干燥粉体；将清洗后的纳米碳化硅粉体，置于干燥箱中烘干。所述纳米碳化硅粉体若为非真空包装粉体，在量取时需在所需质量分数基础上除以其分散率后进行称量。所述分散率的测量方法为：称量1g经120℃×4小时干燥后的非真空包装粉体，将其放入已放有10ml的醇水混合溶液（无水乙醇和去离子水的体积比为1:1）的容器中，超声分散30分钟；静置10分钟后，量取容器中上层浆料5ml，并测量出这5ml浆料中所含颗粒质量再除以0.5g，即可得到分散率。本专利技术未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术实现。本专利技术的有益效果：（1）本专利技术获得了一种激光熔注用纳米碳化硅含胶浆料，将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强且弥散分布的纳米碳化硅颗粒预置层，能够满足激光熔注等颗粒表面改性
引入纳米颗粒需要。（2）本专利技术所述激光熔注用纳米碳化硅含胶浆料，可适应于采用刷涂、浸涂和喷涂等涂覆方法；而且，该浆料具有良好的悬浮稳定性，可稳定悬浮2个月不沉降，具有极佳的使用性能。（3）本专利技术所述激光熔注用纳米碳化硅含胶浆料制备方法简便易行，生产率极高，不需要特殊设备；同时，对于非真空包装颗粒引入了分散率，可实现纳米碳化硅含量的精细控制。附图说明图1添加其他胶液的纳米碳化硅含胶浆料（左边试管）和本专利技术纳米碳化硅含胶浆料（右边试管）样品实物照片。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步的说明。以下是本专利技术激光熔注用纳米碳化硅含胶浆料及其制备方法的实例，但不仅仅限于这些实例，只要采用本专利技术所述方法，均可达到本专利技术的目的。以下实例中假定乙醇的比重为0.78、水的比重为1，实际使用时可根据实际比重进行相应的计算和调整。同时，考虑到加入纳米碳化硅粉体后浆料体积变化很小，故不考虑加入粉体后浆料体积本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光熔注用纳米碳化硅含胶浆料，其特征是它由占浆料质量百分数3‑5%的纳米碳化硅粉体、占浆料质量百分数0.2%‑0.3%的聚乙二醇、占浆料质量分数0.2%‑0.3%的四甲基氢氧化铵以及余量的含胶醇水混合溶液组成；所述含胶醇水混合溶液由去离子水、无水乙醇和聚醋酸乙烯酯乳液组成；其中，聚醋酸乙烯酯乳液占含胶醇水混合溶液的体积分数为5‑10%，余量则为无水乙醇和去离子水体积比为1:1的醇水混合溶液。

【技术特征摘要】
1.一种激光熔注用纳米碳化硅含胶浆料，其特征是它由占浆料质量百分数3-5%的纳米
碳化硅粉体、占浆料质量百分数0.2%-0.3%的聚乙二醇、占浆料质量分数0.2%-0.3%的四甲
基氢氧化铵以及余量的含胶醇水混合溶液组成；所述含胶醇水混合溶液由去离子水、无水
乙醇和聚醋酸乙烯酯乳液组成；其中，聚醋酸乙烯酯乳液占含胶醇水混合溶液的体积分数
为5-10%，余量则为无水乙醇和去离子水体积比为1:1的醇水混合溶液。
2.根据权利要求1所述的激光熔注用纳米碳化硅含胶浆料，其特征是：所述纳米碳化硅
粉体的平均粒径为20-60纳米。
3.根据权利要求1所述的激光熔注用纳米碳化硅含胶浆料，其特征是：所述聚醋酸乙烯
酯乳液中的醋酸乙烯含量介于20%至40%。
4.一种激光熔注用纳米碳化硅含胶浆料制备方法，其特征是它包括以下步骤：
首先，按照无水乙醇和去离子水的体积比1:1配制醇水混合溶液；
其次，量取体积分数为5-10%的聚醋酸乙烯酯乳液和余量的醇水混合溶液，将两者放入
容器中混合后搅拌不少于5分钟，获得含胶醇水混合溶液，并测量其密度；
再次，量取质量分数占浆料质量分数3-5%的纳米碳化硅粉体、质量分数占浆料质量分
数0.2%-0.3%的聚乙二醇、质量分数占浆料质量分数0.2%-0.3%的四甲基氢氧化铵以及余量
的含胶醇水混合溶液，将它们放入容器中混合后搅拌不少于10分钟，获得纳米碳化硅含胶
分散...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宏宇，阚鹏，邹承洪，袁晓明，汪涵，黄舒，黎向锋，崔万里，赵前，庞婧，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32