延长水准仪寿命的石墨烯强化高熵合金涂层及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种延长水准仪寿命的石墨烯强化高熵合金涂层及其制备方法，本发明专利技术涉及测绘仪器及新材料领域，具体涉及一种延长水准仪寿命的石墨烯强化高熵合金涂层及其制备方法，包括以下步骤：S1：将多种高纯度金属粉末放入球磨机中进行球磨，得到混合金属粉末；S2：在混合金属粉末中加入石墨烯，混合均匀；S3：在混合粉末中加入无水乙醇，进行超声分散，烘干之后，得到石墨烯－金属混合粉末；S4：将石墨烯－金属混合粉末激光熔覆至水准仪不锈钢基体上，形成涂层。形成涂层。形成涂层。

【技术实现步骤摘要】
延长水准仪寿命的石墨烯强化高熵合金涂层及其制备方法


[0001]本专利技术涉及测绘仪器及新材料领域，具体涉及一种延长水准仪寿命的石墨烯强化高熵合金涂层及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着社会的发展，重要建筑结构物对监测的精度、实时性的要求越来越高，自动化监测设备已大量引入监测工作，成为监测的有力手段。静力水准仪是测量两点间或多点间相对高程变化的一种精密仪器，属于建筑工程沉降位移监测设备，它以很高的测量精度，在测量领域获得了广泛的应用。主要用于管廊、大坝、核电站、高层建筑、基坑、隧道、桥梁、地铁等垂直位移和倾斜的监测。尤其在大型精密工程、大型科学科研工程测量中发挥着重要的作用。
[0003]目前，工程中沉降监测普遍采用的静力水准仪主要是电容式静力水准仪。电容式静力水准仪的主要组成部分是电容式液位传感器。传统的电容式液位传感器主要由304不锈钢外壳、同轴304不锈钢内圆柱和被测液体构成。304不锈钢内圆柱作为电容的一个极，304不锈钢外壳作为电容的另一极，被测液体及其上部气体为两个电极间的介质。传感器主要利用上述两个电极之间的覆盖面积随液面变化而改变，从而引起对应电容量变化的关系，达到测量液位深度的目的。
[0004]静力水准属精密测量仪器，需要长期使用，其安装、使用及对工作环境要求较高，要求仪器满足硬度高、耐磨性好，特别是对工作介质的水的要求更高。水中的矿物质会影响水的酸碱度，很难将水的pH值精确控制为7，当pH偏离7时，具有腐蚀性，另外，有时水中会含有氯离子，不锈钢虽然具有一定的耐蚀性，但在长期使用条件下，电容式液位传感器仍会受到腐蚀，影响仪器的使用寿命。
[0005]传统用于延长静力水准仪使用寿命的方法是通过控制水的酸碱度及氯离子含量，即控制水质的方法。该方法的缺点在于操作困难，对于酸碱度和氯离子含量的控制很难精确控制，且成本高。

技术实现思路

[0006]本专利技术目的在于：针对上述存在的问题，提供一种延长水准仪寿命的石墨烯强化高熵合金涂层及其制备方法。
[0007]本专利技术采用的技术方案如下：
[0008]一种延长水准仪寿命的石墨烯强化高熵合金涂层的制备方法，包括以下步骤：
[0009]S1：将多种高纯度金属粉末放入球磨机中进行球磨，得到混合金属粉末；
[0010]S2：在混合金属粉末中加入石墨烯，混合均匀；
[0011]S3：在混合粉末中加入无水乙醇，进行超声分散，烘干之后，得到石墨烯－金属混合粉末；
[0012]S4：将石墨烯－金属混合粉末激光熔覆至水准仪不锈钢基体上，形成涂层。
[0013]进一步的，高纯度金属粉末为纯度大于99.8％的铝、钴、铬、镍和铁粉末。
[0014]进一步的，铝、钴、铬、镍和铁的摩尔比为(1～1.6)：(1～1.3)：(1～1.3)：(1～1.3)：(1～1.3)。
[0015]进一步的，铝、钴、铬、镍和铁的粒度为45～150μm。
[0016]进一步的，步骤S2中加入的其中石墨烯的质量占金属粉末与石墨烯粉末总重量的0.2～0.8％。
[0017]进一步的，步骤S2中加入的石墨烯的厚度为3～8nm，粒径为5～50μm。
[0018]进一步的，步骤S1的球磨过程中充入惰性保护气体，并控制转速在4～5rps，直至金属粉末充分混合。
[0019]进一步的，步骤S4中的激光熔覆时，采用同步送分技术添加石墨烯－金属混合粉末，送粉速度为15－35g/min。
[0020]进一步的，按照上述制备方法制备的石墨烯强化高熵合金涂层。
[0021]进一步的，石墨烯强化高熵合金涂层厚度为50μm～800μm。
[0022]综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：
[0023]此种石墨烯强化高熵合金涂层方法可在多种基材表面制备均匀、致密的涂层，与基体结合良好，能够有效地防污损与防腐蚀性能，解决了传统通过控制水质达到目的的操作困难，本专利技术从测试仪器入手，在其极板上制备多组元高熵合金新材料，提高其在工作介质中的耐蚀性及安装、工作中要求的硬度、耐磨性，从而延长水准仪的使用寿命，相较于直接向熔覆粉末中加入碳化物增强相的方法，增强相与涂层基体组织结合更好，涂层残余应力和裂纹敏感性更低，有利于制备综合性能更加优异的复合涂层。因此，石墨烯强化高熵合金涂层可以同时具备激光熔覆、高熵合金、石墨烯增强相共同的优势，同时本专利技术所制备的石墨烯强化高熵合金涂层为薄涂层，所需金属粉末及石墨烯均为少量，与传统措施相比，可大幅节约成本。
附图说明
[0024]图1是本专利技术石墨烯强化高熵合金涂层显微组织；
[0025]图2是石墨烯强化高熵合金涂层和304不锈钢在pH＝5.5水溶液中的极化曲线；
[0026]图3是石墨烯强化高熵合金涂层和304不锈钢在pH＝6.5水溶液中的极化曲线；
[0027]图4是石墨烯强化高熵合金涂层和304不锈钢在pH＝7.5水溶液中的极化曲线；
[0028]图5是石墨烯强化高熵合金涂层和304不锈钢在pH＝8.5水溶液中的极化曲线；
[0029]图6是石墨烯强化高熵合金涂层和304不锈钢在5.0％NaCl溶液中的极化曲线；
[0030]图7是石墨烯强化高熵合金涂层在pH＝5.5水溶液中的循环极化曲线；
[0031]图8是石墨烯强化高熵合金涂层在5.0％NaCl溶液中的循环极化曲线；
[0032]图9是本专利技术样品的硬度分布曲线；
[0033]图10是石墨烯强化高熵合金涂层和304不锈钢的腐蚀电流。
具体实施方式
[0034]下面结合附图，对本专利技术作详细的说明。
[0035]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对
本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0036]石墨烯强化高熵合金涂层的微观结构主要由枝晶组成，如图1所示，枝晶排列紧密，枝晶生长过程是首先形成主分支，然后在其上分裂次级分支，该方式一直持续到所有级别的分支相互连接，如果母液的供应在加工过程中中断，可以直接获得不同形式的枝晶。
[0037]进一步的，将所得涂层样品用SiC砂纸打磨并经抛光处理，用丙酮和蒸馏水洗涤，用王水腐蚀。利用金相显微镜观察微观结构。用于电化学测试的样品将测试面保留，其余部位用环氧树脂涂敷，测试面的有效工作面积为1cm2。利用电化学工作站在室温条件下测量涂层在工作介质中的极化曲线和循环极化曲线。采用三电极系统：参比电极为饱和甘汞电极，辅助电极为铂电极，工作电极为涂层样品。利用材料摩擦磨损试验机测试涂层及基体304不锈钢的磨损性能。
[0038]经测试，不同石墨烯添量的涂层性能各不相同，综合考虑石墨烯强化高熵合金涂层的耐蚀性、耐磨性、硬度，优选石墨烯用量为0.6％(质量分数)。
[0039]实施例1：
[0040]S1：采用高纯度(＞99本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种延长水准仪寿命的石墨烯强化高熵合金涂层的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：将多种高纯度金属粉末放入球磨机中进行球磨，得到混合金属粉末；S2：在混合金属粉末中加入石墨烯，混合均匀；S3：在混合粉末中加入无水乙醇，进行超声分散，烘干之后，得到石墨烯－金属混合粉末；S4：将石墨烯－金属混合粉末激光熔覆至水准仪不锈钢基体上，形成涂层。2.根据权利要求1中所述的一种延长水准仪寿命的石墨烯强化高熵合金涂层的制备方法，其特征在于：所述高纯度金属粉末为纯度大于99.8％的铝、钴、铬、镍和铁粉末。3.根据权利要求2中所述的一种延长水准仪寿命的石墨烯强化高熵合金涂层的制备方法，其特征在于：所述铝、钴、铬、镍和铁的摩尔比为(1～1.6)：(1～1.3)：(1～1.3)：(1～1.3)：(1～1.3)。4.根据权利要求2中所述的一种延长水准仪寿命的石墨烯强化高熵合金涂层的制备方法，其特征在于：所述铝、钴、铬、镍和铁的粒度为45～150μm。5.根据权利要求1中所述的一种延长...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱星武，刘春阁，胡瑾，王战胜，刘中炜，
申请(专利权)人：四川建筑职业技术学院，
类型：发明
国别省市：