首页 > 专利 > 安徽工业大学 > 一种不同形貌非晶态CoCrCuFeNi高熵合金粉体的制备方法专利详情

一种不同形貌非晶态CoCrCuFeNi高熵合金粉体的制备方法   0    0

有效专利 查看PDF
专利申请流程有哪些步骤?
专利申请流程图
申请
申请号:指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。
申请日:提出专利申请之日。
2017-11-15
申请公布
申请公布指发明专利申请经初步审查合格后,自申请日(或优先权日)起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。
申请公布号:专利申请过程中,在尚未取得专利授权之前,国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。
申请公布日:申请公开的日期,即在专利公报上予以公开的日期。
2018-04-17
授权
授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由,授予发明专利权;或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由,授予实用新型专利权或外观设计专利权。
2020-07-17
预估到期
发明专利权的期限为二十年,实用新型专利权期限为十年,外观设计专利权期限为十五年,均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。
2037-11-15
基本信息
有效性 有效专利 专利类型 发明专利
申请号 CN201711126629.0 申请日 2017-11-15
公开/公告号 CN107824801B 公开/公告日 2020-07-17
授权日 2020-07-17 预估到期日 2037-11-15
申请年 2017年 公开/公告年 2020年
缴费截止日
分类号 B22F9/24B82Y40/00 主分类号 B22F9/24
是否联合申请 独立申请 文献类型号 B
独权数量 1 从权数量 5
权利要求数量 6 非专利引证数量 0
引用专利数量 0 被引证专利数量 0
非专利引证
引用专利 被引证专利
专利权维持 4 专利申请国编码 CN
专利事件 事务标签 公开、实质审查、授权
申请人信息
申请人 第一申请人
专利权人 安徽工业大学 当前专利权人 安徽工业大学
发明人 冒爱琴、权峰、冉雪芹、丁赔赔、李一步、俞海云、郑翠红 第一发明人 冒爱琴
地址 安徽省马鞍山市花山区湖东中路59号 邮编 243002
申请人数量 1 发明人数量 7
申请人所在省 安徽省 申请人所在市 安徽省马鞍山市
代理人信息
代理机构
专利代理机构是经省专利管理局审核,国家知识产权局批准设立,可以接受委托人的委托,在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。
安徽知问律师事务所 代理人
专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务,取得一定资格的人。
杜袁成
摘要
本发明公开了一种不同形貌非晶态CoCrCuFeNi高熵合金粉体的制备方法,属于高熵合金粉体材料领域。所用方法为液相还原法,采用二氧化硫脲为还原剂,水或水与乙醇、乙二醇、乙腈、丙酮、正丁醇等有机溶剂的混合溶液为溶剂、在碱性条件和(或)添加适量表面活性剂的条件下,还原金属离子制备出纳米或微米级、不同形貌的非晶态CoCrCuFeNi高熵合金粉体。该制备方法成本低廉、反应条件温和、操作简便、生产周期短且对环境无污染,绿色环保,适合大规模工业生产。
  • 摘要附图
    一种不同形貌非晶态CoCrCuFeNi高熵合金粉体的制备方法
  • 说明书附图:图1
    一种不同形貌非晶态CoCrCuFeNi高熵合金粉体的制备方法
  • 说明书附图:图2
    一种不同形貌非晶态CoCrCuFeNi高熵合金粉体的制备方法
  • 说明书附图:图3
    一种不同形貌非晶态CoCrCuFeNi高熵合金粉体的制备方法
  • 说明书附图:图4
    一种不同形貌非晶态CoCrCuFeNi高熵合金粉体的制备方法
  • 说明书附图:图5
    一种不同形貌非晶态CoCrCuFeNi高熵合金粉体的制备方法
法律状态
序号 法律状态公告日 法律状态 法律状态信息
1 2020-07-17 授权
2 2018-04-17 实质审查的生效 IPC(主分类): B22F 9/24 专利申请号: 201711126629.0 申请日: 2017.11.15
3 2018-03-23 公开
权利要求
权利要求书是申请文件最核心的部分,是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。
1.一种不同形貌非晶态CoCrCuFeNi高熵合金粉体的制备方法,其特征在于:所述方法依次按如下步骤进行:
(1)称取一定量的NaOH溶于水后,加入还原剂二氧化硫脲、加热到使其完全溶解,在上述水溶液中加入一定量有机溶剂,或者加入少量的表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮PVP,混合均匀后作为还原液使用;
其中:还原液中还原剂的浓度为0.05~0.8mol/L,还原剂与NaOH的摩尔比为1:0.4~8,表面活性剂用量为还原液质量的1~8‰;
(2)称取一定质量等摩尔比的钴、铬、铜、铁和镍的金属盐溶于水或溶于与步骤(1)相同的有机溶剂,加热到使其完全溶解,混合均匀后作为氧化液使用;
其中:氧化液中金属盐的浓度为0.01~0.3mol/L,还原剂与金属盐的摩尔比为0.7~4:
1;
(3)将步骤(2)中的氧化液以10~30mL/min的速度滴加到步骤(1)所制备的还原液中,并用磁力搅拌器搅拌,滴加完后继续搅拌30min,离心分离后在40~70℃真空干燥即得。

2.根据权利要求1所述的不同形貌非晶态CoCrCuFeNi高熵合金粉体的制备方法,其特征在于:所述步骤(1)中的有机溶剂为乙醇、乙二醇、乙腈、丙酮以及正丁醇的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的不同形貌非晶态CoCrCuFeNi高熵合金粉体的制备方法,其特征在于:所述步骤(1)还原液中还原剂溶液的浓度为0.1~0.5mol/L。

4.根据权利要求1所述的不同形貌非晶态CoCrCuFeNi高熵合金粉体的制备方法,其特征在于:所述步骤(2)氧化液中金属盐的浓度为0.05~0.25mol/L。

5.根据权利要求1所述的不同形貌非晶态CoCrCuFeNi高熵合金粉体的制备方法,其特征在于:所述步骤(1)中还原剂与NaOH的摩尔比为1:0.5~1.5。

6.根据权利要求1所述的不同形貌非晶态CoCrCuFeNi高熵合金粉体的制备方法,其特征在于:所述步骤(2)中还原剂与金属盐的摩尔比为0.8~1.5:1。
说明书

技术领域

[0001] 本发明属于高熵合金粉体材料领域,具体涉及一种利用液相化学还原法制备纳米/微米级、不同形貌的非晶态CoCrCuFeNi高熵合金粉体的方法。

背景技术

[0002] 高熵合金(High Entropy Alloys,HEAs)突破了传统的以一种或两种金属元素为主要成分的合金设计理念,是一种具有4种及以上主元且每种主元原子分数不超过35%的合金。该设计理念使高熵合金具有高强度、高硬度、高耐蚀性、高耐热性、特殊的电、磁学性质等特性。现有关于高熵合金的研究主要集中于采用电弧熔炼技术制备铸态合金,对合金的化学组成、组织结构和性能等进行研究。该技术一方面能耗大;另一方面通常需要较高的凝固速度,难以制得大块的块体材料。因此,该方法限制了块体高熵合金在实际生产中的应用。
[0003] 总所周知,薄膜材料可以用作基体的保护和性能增强的涂层,因此研究高熵合金涂层材料势在必行,同时高熵合金涂层材料制备的研究可以大大拓宽高熵合金的应用领域。目前许多研究者采用热喷涂、激光熔覆、磁控溅射等方法制备了AlxCoCrCuFeNi、AlxCoCrFeNi、Al2CoCrFeNiSi、AlCoCrFe6NiTiSi等系列的高熵合金薄膜。但是目前制备高熵合金涂层所采用的粉体大部分仍然是预混合粉体,由于不同种类的金属元素之间及其与基体之间密度、熔点、比热和膨胀系数等热物理性能存在差异,直接将其应用于激光熔复、热喷涂等表面技术难以得到成分均匀的涂层,涂层的成型质量和表面连续性无法满足生产使用要求。
[0004] 目前已有研究采用物理方法如机械球磨法、气雾化法和自耗式电极法等制备高熵合金粉体彩料。如沈阳工业大学申请的一系列专利CN104646660A、CN104651828A、CN104561990A、CN104550901A、CN104607631A和CN104561992A所涉及到的高熵合金粉体,都是采用球磨法或或研钵研磨法制备的。中国专利CN104561878A利用自耗式电极制备高熵合金粉体的方法。中国专利CN105950947A利用中频感应熔炼气雾化一步法制备了用于3D打印的FexAlCoCrNiB0.3富铁高熵合金粉体材料。中国专利CN106191621A和CN106119663A分别公开了利用气雾化法制备水泥回转窑托轮和水泥回转窑上过渡带内表面喷涂用耐腐蚀高熵合金粉体材料。上述物理方法一方面能耗比较高;另一方面制备的高熵合金粉体粒度较大。
[0005] 本发明在高熵合金常规设计的基础上,利用液相化学还原法制备粒度可控和形貌可控的非晶态CoCrCuFeNi高熵合金粉体,但是目前关于这方面的研究还有待进一步加强。

发明内容

[0006] 为克服现有技术的不足,本发明要解决的技术问题是提供一种成本低廉、操作简单容易、在有机溶液体系和常温常压下批量化生产纳米或微米级、不同形貌的非晶态CoCrCuFeNi高熵合金粉体的制备方法。
[0007] 为了解决以上问题,本发明是通过以下技术方案予以实现的。
[0008] 本发明提供了一种纳米或微米级、不同形貌的非晶态CoCrCuFeNi高熵合金粉体的制备方法,依次按如下步骤进行:
[0009] (1)称取一定量的NaOH溶于水后,加入还原剂二氧化硫脲、加热到使其完全溶解,在上述水溶液中加入一定量有机溶剂,或者加入少量的表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮PVP,混合均匀后作为还原液使用;其中:还原液中还原剂的浓度为0.05~0.8mol/L,还原剂与NaOH的摩尔比为1:0.4~8,表面活性剂用量为还原液质量的1~8‰。
[0010] (2)称取一定质量等摩尔比的钴、铬、铜、铁和镍的金属盐溶于水或溶于与步骤(1)相同的有机溶剂,加热到使其完全溶解,混合均匀后作为氧化液使用;其中:氧化液中金属盐的浓度为0.01~0.3mol/L,还原剂与金属盐的摩尔比为0.7~4:1。
[0011] (3)将步骤(2)中的氧化液以10~30mL/min的速度滴加到步骤(1)所制备的还原液中,并用磁力搅拌器搅拌,滴加完后继续搅拌30min,离心分离后在40~70℃真空干燥即得。
[0012] 进一步的,所述步骤(1)中的有机溶剂为乙醇、乙二醇、乙腈、丙酮以及正丁醇的一种或多种。
[0013] 进一步的,所述步骤(1)还原液中还原剂溶液的浓度为0.1~0.5mol/L。
[0014] 进一步的,所述步骤(2)氧化液中金属盐的浓度为0.05~0.25mol/L。
[0015] 进一步的,所述步骤(1)中还原剂与NaOH的摩尔比为1:0.5~1.5。
[0016] 进一步的,所述步骤(2)中还原剂与金属盐的摩尔比为0.8~1.5:1。
[0017] 本发明涉及以下反应:
[0018]
[0019]
[0020]
[0021]
[0022]
[0023]
[0024] 根据上述反应,本发明采用二氧化硫脲为还原剂,水、乙二醇、四甘醇和蓖麻油为溶剂、在碱性条件和(或)添加适量表面活性剂的条件下,还原上述金属离子。该方法看似简单,而实际反应过程则较为复杂,本发明通过控制还原过程中的各种反应条件制备出纳米或微米级、不同形貌的非晶态CoCrCuFeNi高熵合金粉体。
[0025] 与现有技术相比,本发明具有以下技术效果:
[0026] 1、成本低廉、反应条件温和、操作简便、生产周期短等;
[0027] 2、可制备纳米或微米级、不同形貌的非晶态CoCrCuFeNi高熵合金粉体;
[0028] 3、产品化学组成均一、抗氧化性能好,适合大规模工业生产。

实施方案

[0034] 以下结合具体实施例详述本发明,但本发明不局限于下述实施例。
[0035] 实施例1
[0036] 称取8g的NaOH溶于500mLH2O中后,加入27.03g的二氧化硫脲和0.32gPVP,加热到30℃其完全溶解;分别称取等摩尔比的质量分别为14.06g、8.25g、12.49g、13.90g和13.14g的CoSO4·7H2O、Cr(OH)SO4、CuSO4·5H2O、FeSO4·7H2O和NiSO4·6H2O五种金属盐,将其溶于
200mLH2O中;然后将氧化液以20mL/min的速度滴加到还原液中,并用磁力搅拌器搅拌,滴加完后继续搅拌30min,离心分离、蒸馏水洗涤2次,乙醇洗涤1次后,在70℃真空干燥,即可制得非晶态的(由图1所示)、平均粒径为80nm的球形(由图2所示)CoCrCuFeNi高熵合金粉体[0037] 实施例2
[0038] 称取15g的NaOH溶于1250mLH2O中后,加入40.55g的二氧化硫脲,加热到35℃使其完全溶解后加入250mL乙醇;分别称取等摩尔比的质量分别为11.90g、13.32g、7.95g、13.52g和11.89g的CoCl2·6H2O、CrCl3·6H2O、CuCl2·2H2O、FeCl3·6H2O和NiCl2·6H2O五种金属盐,将其溶于体积比为1:1的400mL乙醇与乙二醇中;然后将氧化液以10mL/min的速度滴加到还原液中,并用磁力搅拌器搅拌,滴加完后继续搅拌30min,离心分离、蒸馏水洗涤2次,乙醇洗涤1次后,在50℃真空干燥,即可制得平均粒径为200nm的片状(由图3所示)CoCrCuFeNi高熵合金粉体。
[0039] 实施例3
[0040] 称取12g的NaOH溶于2000mL H2O中后,加入21.62g的二氧化硫脲,加热到25℃使其完全溶解;分别称取等摩尔比的质量分别为14.55g、20.06g、12.08g、20.20g和14.54g的Co(NO3)2·6H2O、Cr(NO3)3·9H2O、Cu(NO3)2·3H2O、Fe(NO3)3·9H2O和Ni(NO3)2·6H2O五种金属盐,将其溶于1000mL乙二醇中;然后将氧化液以30mL/min的速度滴加到还原液中,在还原液烧杯两侧放置若干磁铁,提供一定的磁场,并用磁力搅拌器搅拌,滴加完后继续搅拌30min,离心分离、蒸馏水洗涤2次,乙醇洗涤1次后,在40℃真空干燥,即可制得平均粒径为150nm的椭圆形(由图4所示)CoCrCuFeNi高熵合金粉体。
[0041] 实施例4
[0042] 称取10g的NaOH溶于1000mL H2O中后,加入54.06g的二氧化硫脲和0.8g PVP,加热到30℃使其完全溶解后加入700mL正丁醇;分别称取等摩尔比的质量分别为14.06g、8.25g、12.49g、13.90g和13.14g的CoSO4·7H2O、Cr(OH)SO4、CuSO4·5H2O、FeSO4·7H2O和NiSO4·
6H2O五种金属盐,将其溶于250mL正丁醇中;然后将氧化液以10mL/min的速度滴加到还原液中,在还原液烧杯两侧放置若干磁铁,提供一定的磁场,并用磁力搅拌器搅拌,滴加完后继续搅拌30min,离心分离、蒸馏水洗涤2次,乙醇洗涤1次后,在60℃真空干燥,即可制得平均粒径为40nm的棒状(由图5所示)CoCrCuFeNi高熵合金粉体。

附图说明

[0029] 图1为实施例1制得的CoCrCuFeNi高熵合金粉体的XRD图。
[0030] 图2为实施例1制得的CoCrCuFeNi高熵合金粉体的SEM图。
[0031] 图3为实施例2制得的CoCrCuFeNi高熵合金粉体的SEM图。
[0032] 图4为实施例3制得的CoCrCuFeNi高熵合金粉体的SEM图。
[0033] 图5为实施例4制得的CoCrCuFeNi高熵合金粉体的SEM图。
版权所有:盲专网 ©2023 zlpt.xyz  蜀ICP备2023003576号