十六烷基三甲基溴化铵含量为I克/升。
[0024]室温下将纯化后的多壁碳纳米管浸入分散剂中超声分散45min，得到稳定的碳纳米管悬浮液，将磷酸氢二钠、乙酸钙加入到稳定的碳纳米管悬浮液中，形成含碳纳米管的微弧氧化电解液，将电解液放入电解槽(不锈钢镀膜槽)中，其中，电解槽(不锈钢镀膜槽)中碳纳米管含量为2克/升，磷酸氢二钠含量为6.2克/升，乙酸妈含量为15.8克/升，十六烷基三甲基溴化铵含量为I克/升(碳纳米管悬浮液体积与分散剂的体积与电解液的体积几乎相同)，以电解槽为阴极，步骤二中得到的碳化钛/钛梯度改性层为阳极，在脉冲电压为300?600V，频率200?800Hz，温度O?40°C，处理5min得到碳纳米管增强复合陶瓷层。
[0025]实施例2
本实施例步骤一和步骤二与实施例1完全相同。
[0026]步骤三、以步骤二中得到的碳化钛/钛梯度改性层为阳极，采用微弧氧化技术，在含碳纳米管的微弧氧化电解液中制备得到碳纳米管增强复合陶瓷层。
[0027]多壁碳纳米管纯化方法为:将碳纳米管置于硫酸和硝酸体积比为3:1的混合酸中，在100°C下加热2h，过滤后用离子水冲洗，使PH至中性，烘干。
[0028]多壁碳纳米管分散剂制备方法:分散剂由十六烷基三甲基溴化铵溶液在体积比为1:1的乙二醇水溶液中组成，十六烷基三甲基溴化铵含量为I克/升。
[0029]室温下将纯化后的多壁碳纳米管浸入分散剂中超声分散45min，得到稳定的碳纳米管悬浮液，将磷酸氢二钠、乙酸钙加入到稳定的碳纳米管悬浮液中，形成含碳纳米管的微弧氧化电解液，将电解液放入电解槽(不锈钢镀膜槽)中，其中，电解槽(不锈钢镀膜槽)中碳纳米管含量为8克/升，磷酸氢二钠含量为12.5克/升，乙酸妈含量为31.6克/升，十六烷基三甲基溴化铵含量为I克/升(碳纳米管、磷酸氢二钠、乙酸钙都为固体，其溶解后液体体积几乎不变)，以电解槽为阴极，步骤二中得到的碳化钛/钛梯度改性层为阳极，在脉冲电压为300?600V，频率200?800Hz，温度O?40°C，处理1min得到碳纳米管增强复合陶瓷层。
[0030]实施例3
步骤三、以步骤二中得到的碳化钛/钛梯度改性层为阳极，采用微弧氧化技术，在含碳纳米管的微弧氧化电解液中制备得到碳纳米管增强复合陶瓷层。
[0031]多壁碳纳米管纯化方法为:将碳纳米管置于硫酸和硝酸体积比为3:1的混合酸中，在100°C下加热2h，过滤后用离子水冲洗，使PH至中性，烘干。
[0032]多壁碳纳米管分散剂制备方法:分散剂由十六烷基三甲基溴化铵溶液在体积比为1:1的乙二醇水溶液中组成，十六烷基三甲基溴化铵含量为I克/升。
[0033]室温下将纯化后的多壁碳纳米管浸入分散剂中超声分散45min，得到稳定的碳纳米管悬浮液，将磷酸氢二钠、乙酸钙加入到稳定的碳纳米管悬浮液中，形成含碳纳米管的微弧氧化电解液，将电解液放入电解槽(不锈钢镀膜槽)中，其中，电解槽(不锈钢镀膜槽)中碳纳米管含量为6克/升，磷酸氢二钠含量为10克/升，乙酸钙含量为20克/升，十六烷基三甲基溴化铵含量为I克/升，以电解槽为阴极，步骤二中得到的碳化钛/钛梯度改性层为阳极，在脉冲电压为300?600V，频率200?800Hz，温度O?40°C，处理8min得到碳纳米管增强复合陶瓷层。
[0034]实施例1、2、3通过形成梯度成分分布的过渡层来减少涂层与基体的差异性，并加入碳纳米管增强体来提高表面层的硬度，比二氧化钛层的硬度高。复合陶瓷层表面均匀，与基体结合强度高，改性层的硬度、耐磨性、耐腐蚀性及生物相容性能均得到了有效提高。
[0035]通过双层辉光等离子渗金属技术在钛镍表面制备具有梯度成分分布的过渡层，是解决涂层与基体间性能不匹配的一种有效方法。该技术通过溅射、沉积、扩散过程形成改性层，优势在于可以灵活地控制工艺参数来制备所需的改性层，不存在界面弱化的问题。
[0036]碳纳米管具有极高的弹性模量和抗拉强度、低的密度和线膨胀系数、良好的韧性、耐高温以及化学稳定性，因此，常作为增强体来改善金属基复合材料的性能。在钛合金表面加入少量的碳纳米管可以大幅度提高其弹性模量及硬度等力学性能，而且即使在高温下碳纳米管也不与钛反应，仍保持原有的纳米结构。
【主权项】
1.一种钛镍合金表面制备碳纳米管增强复合陶瓷层的方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤一、以石墨为源极，采用双层辉光等离子渗金属技术在钛镍基材表面渗碳，得到碳化钛改性层； 步骤二、以纯钛为源极，采用双层辉光等离子渗金属技术在步骤一得到的碳化钛改性层表面渗钛，形成碳化钛/钛梯度改性层； 步骤三、以步骤二中得到的碳化钛/钛梯度改性层为阳极，采用微弧氧化技术，在含碳纳米管的微弧氧化电解液中制备得到碳纳米管增强复合陶瓷层。2.根据权利要求1所述的一种钛镍合金表面制备碳纳米管增强复合陶瓷层的方法，其特征在于:步骤三采用微弧氧化技术具体为:室温下将纯化后的多壁碳纳米管浸入分散剂中超声分散45min，得到稳定的碳纳米管悬浮液，将磷酸氢二钠、乙酸钙加入到稳定的碳纳米管悬浮液中，形成含碳纳米管的微弧氧化电解液，将电解液放入电解槽中，其中，电解槽中碳纳米管含量为2-8克/升，磷酸氢二钠含量为6.2?12.5克/升，乙酸|丐含量为15.8?31.6克/升，以电解槽为阴极，步骤二中得到的碳化钛/钛梯度改性层为阳极，在脉冲电压为300?600V，频率200?800Hz，温度O?40°C，处理5?1min得到碳纳米管增强复合陶瓷层。3.根据权利要求2所述一种镍钛合金表面制备碳纳米管增强复合陶瓷层的方法，其特征在于:分散剂由十六烷基三甲基溴化铵和体积比为1:1的乙二醇水溶液组成，十六烷基三甲基溴化铵含量为I克/升。4.根据权利要求2或者权利要求3任意一个权利要求所述的一种钛镍合金表面制备碳纳米管增强复合陶瓷层的方法，其特征在于:多壁碳纳米管纯化方法为:将碳纳米管置于硫酸和硝酸体积比为3:1的混合酸中，在100°C下加热2h，过滤后用去离子水冲洗，使PH至中性，烘干。
【专利摘要】本发明属于金属材料表面改性技术领域，具体涉及一种钛合金表面制备碳纳米管增强复合陶瓷层的方法。一种钛镍合金表面制备碳纳米管增强复合陶瓷层的方法采用双层辉光等离子渗金属技术在钛镍合金表面渗碳，得到碳化钛改性层，采用双层辉光等离子渗金属技术在碳化钛改性层表面渗钛，形成碳化钛/钛梯度改性层，以碳化钛/钛梯度改性层为阳极，采用微弧氧化技术，并在微弧氧化电解液中添加碳纳米管，得到碳纳米管增强复合陶瓷层。与基体结合强度高，改性层的硬度、耐磨性、耐腐蚀性及生物相容性能均得到了有效提高。
【IPC分类】C25D15/00, C23C28/04, C25D11/26, C23C12/00
【公开号】CN105039982
【申请号】CN201510538211
【发明人】王振霞, 吴海瑞, 单小林, 林乃明, 刘小萍, 贺志勇
【申请人】太原理工大学
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年8月28日