【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于金属化工，尤其涉及一种镍包覆石墨烯或碳纳米管的硬质合金及其制备方法。
技术介绍
1、随着硬质合金的进一步发展，市场对硬质合金的综合性能要求也出现了不同的变化。虽然硬质合金具有优异的物理和力学性能，但是硬质合金的物理力学性能之间存在明显的矛盾，当粘结相的含量减小，合金的耐磨损性能会随之提升，但与此同时合金的断裂韧性却随之下降，这使得硬质合金在工业上的应用会受到极大的限制。
2、碳纳米管包括石墨烯、碳纳米管等，普遍具有高强度、高韧性、良好的导热性能以及导电性能，这些特性使其成为材料科学领域中复合材料理想的增强体。大量研究表明，石墨烯和碳纳米管两种碳纳米管是较为理想的硬质合金增强相，既可以保证材料的高硬度，也可以提升材料的韧性。
3、现有技术cn115491536a提供了一种碳纳米管增强的硬质合金及其制备方法，公开日：2022年12月20日；现有技术cn115612906b提供了一种碳纳米管-氧化铝改性的硬质合金，公开日2023年09月05日。但由于碳纳米管易发生自团聚，且与及硬质合金基体有较大的密度差，难以均匀分布在复合材料中，导致增强作用有限，不能充分发挥其优势。
技术实现思路
1、为克服相关技术中存在的问题，本专利技术公开实施例提供了一种镍包覆石墨烯或碳纳米管的硬质合金及其制备方法。
2、所述技术方案如下：镍包覆石墨烯或碳纳米管的硬质合金的制备方法，包括：通过化学施镀方法处理制备石墨烯或碳纳米管水溶液，获得表面沉积镍颗粒的镍包覆石墨
3、进一步，所述镍包覆石墨烯或碳纳米管的硬质合金硬度为1910-2050hv，抗弯强度为3309-3347mpa，导热系数为42.82-52.78w/(m·k)，摩擦系数为0.17-0.21。
4、进一步，所述化学施镀方法包括以下步骤：
5、敏化：将石墨烯或碳纳米管加入敏化液中30-60℃水浴并磁力搅拌20-80min；
6、活化：将敏化的石墨烯或碳纳米管加入活化液中30-60℃水浴并磁力搅拌20-80min；
7、镀镍：将活化的石墨烯或碳纳米管加入镀液中70-90℃水浴并磁力搅拌20-80min，利用强碱溶液将镀液ph稳定在9-13的范围内。
8、在敏化步骤中，敏化液为sncl2水溶液，浓度为5-40g/l。
9、在活化步骤中，活化液为pacl2水溶液，浓度为0.5-4g/l。
10、在镀镍步骤中，镀镍液由镍盐、络合剂、缓冲剂与还原剂组合配置而成；
11、所述镍盐为niso4、ni3(po4)2、b2nio4中的一种，浓度为20-80g/l；
12、所述络合剂为酒石酸钾钠、柠檬酸钠、水杨酸钠中的一种或几种组合；
13、所述缓冲剂为无水碳酸钠溶液；
14、所述还原剂为水合肼；
15、所述强碱溶液为naoh或koh溶液中的一种。
16、进一步，所述制备的石墨烯或碳纳米管水溶液通过配置石墨烯或碳纳米管水溶液并超声分散制备而得。
17、进一步，所述预合金粉末包含硬质相、粘结相和晶粒抑制剂；
18、所述硬质相为wc、tic中的一种或两种；
19、所述粘结相为co、ni、fe中的一种或几种组合；
20、所述晶粒抑制剂为(ta,nb)c、cr2c3、vc中的一种或几种组合。
21、进一步，将获得的镍包覆石墨烯或镍包覆碳纳米管均匀分布在预合金粉末中，还需进行：
22、(i)将预合金粉末与0.05wt％-0.60wt％的镍包覆石墨烯或碳纳米管粉末机械混合，再通过真空干燥、过筛和造粒获得混合粉末；
23、其中，真空干燥温度为90-100℃，干燥时间18-28h；所述造粒温度为60-80℃，滚筒转速为20-60rpm，造粒时间为15-60min；
24、(ii)将混合粉末压坯和烧结，制备镍包覆石墨烯或碳纳米管的硬质合金；
25、其中，压坯中压制成型的压制强度为70-140mpa，保压时间为1-5min；所述烧结的烧结温度为1420-1560℃，保温时间为60-90min。
26、本专利技术的另一目的在于提供一种镍包覆石墨烯或碳纳米管的硬质合金，该硬质合金采用所述的镍包覆石墨烯或碳纳米管的硬质合金的制备方法制得，该硬质合金包括：预合金粉末与镍包覆石墨烯或碳纳米管；
27、按质量体积比计，预合金粉末与镍包覆石墨烯或碳纳米管的比例为：1：(0.05wt％-0.60wt％)。
28、结合上述的所有技术方案，本专利技术所具备的有益效果为：本专利技术能够克服现有碳纳米管在硬质合金基体中分散不均匀的问题，充分发挥碳纳米管的优势，并增强硬质合金的综合性能。
29、相比于现有技术，本专利技术首先通过化学施镀的方法处理碳纳米管，可获得表面沉积镍颗粒的石墨烯或碳纳米管。该处理可减小碳纳米管的表面范德华力并降低其与基体的密度差，可有效避免碳纳米管在与基体混合时的团聚现象，从而获得镀镍石墨烯或碳纳米管分布均匀的硬质合金复合材料。
30、本专利技术镀镍碳纳米管改善了碳纳米管与粘结相金属的界面润湿性，有利于获得良好的界面结合，表面包覆的镍层可以减少粘结相对碳纳米管的破坏，可以更好地满足硬质合金性能需求。
31、由于镀镍碳纳米管在硬质合金中的分散性优于未经处理的碳纳米管，因此在硬质合金中添加镀镍石墨烯或镀镍碳纳米管作为增强体，相较于直接添加石墨烯或碳纳米管，能进一步提高致密度、硬度、抗弯强度、热导率以及耐磨性。
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1.一种镍包覆石墨烯或碳纳米管的硬质合金的制备方法，其特征在于，该方法包括：通过化学施镀方法处理制备石墨烯或碳纳米管水溶液，获得表面沉积镍颗粒的镍包覆石墨烯或镍包覆碳纳米管，将获得的镍包覆石墨烯或镍包覆碳纳米管均匀分布在预合金粉末中，制得镍包覆石墨烯或碳纳米管的硬质合金。
2.根据权利要求1所述的镍包覆石墨烯或碳纳米管的硬质合金的制备方法，其特征在于，所述镍包覆石墨烯或碳纳米管的硬质合金硬度为1910-2050HV，抗弯强度为3309-3347Mpa，导热系数为42.82-52.78W/(m·K)，摩擦系数为0.17-0.21。
3.根据权利要求1所述的镍包覆石墨烯或碳纳米管的硬质合金的制备方法，其特征在于，所述化学施镀方法包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的镍包覆石墨烯或碳纳米管的硬质合金的制备方法，其特征在于，在敏化步骤中，敏化液为SnCl2水溶液，浓度为5-40g/L。
5.根据权利要求3所述的镍包覆石墨烯或碳纳米管的硬质合金的制备方法，其特征在于，在活化步骤中，活化液为PaCl2水溶液，浓度为0.5-4g/L。
<...【技术特征摘要】
1.一种镍包覆石墨烯或碳纳米管的硬质合金的制备方法，其特征在于，该方法包括：通过化学施镀方法处理制备石墨烯或碳纳米管水溶液，获得表面沉积镍颗粒的镍包覆石墨烯或镍包覆碳纳米管，将获得的镍包覆石墨烯或镍包覆碳纳米管均匀分布在预合金粉末中，制得镍包覆石墨烯或碳纳米管的硬质合金。
2.根据权利要求1所述的镍包覆石墨烯或碳纳米管的硬质合金的制备方法，其特征在于，所述镍包覆石墨烯或碳纳米管的硬质合金硬度为1910-2050hv，抗弯强度为3309-3347mpa，导热系数为42.82-52.78w/(m·k)，摩擦系数为0.17-0.21。
3.根据权利要求1所述的镍包覆石墨烯或碳纳米管的硬质合金的制备方法，其特征在于，所述化学施镀方法包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的镍包覆石墨烯或碳纳米管的硬质合金的制备方法，其特征在于，在敏化步骤中，敏化液为sncl2水溶液，浓度为5-40g/l。
5.根据权利要求3所述的镍包覆石墨烯或碳纳米管的硬质合金的制备方法，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：张柯，章冰，刘岩岩，李伟，马凤仓，刘新宽，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：
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