乙醇扩散火焰法沉积碳纳米材料的研究.pdf

第 26卷第2期 硬 质 合 金 2009年 6月 Vo1．26 ^ 2 CEMEN EDCARBlDE ^％ 2009 啦材带 l{科料学恭恭带 睾 doi：10．3969~．issn．1003—7292．2009．02．002 硬质合金表面乙醇扩散火焰法沉积碳纳米材料的研究 雷淑梅 朱晖朝 。 陈丽凤 ’ 朱红梅 ’ 朱斌 ’ 匡同春 (1．华南理工大学分析测试 中心，广东广州，510641； 2．广州有色金属研究院，广东广州，510651) 摘 要 本文采用乙醇扩散火焰法在原始态和酸蚀脱钴态硬质合金(wc一6％Co)I-成功 沉积出碳纳米材料 ，分别借助扫描 电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、激光拉曼光谱(RamaJ1) 对其形貌和结构进行了表征。结果表明，原始态硬质合金上火焰沉积产物主要为纳米 晶石墨，一步酸蚀脱钴态硬质合金上火焰沉积产物 的中心区主要为球状超细金刚石、边 缘区主要为超细金刚石和纳米晶石墨组成的复合碳纳米材料。 关键词 硬质合金 ；扩散火焰法 ；碳纳米材料 ；结构表征 燃烧火焰法沉积碳纳米材料是最新发展的一种 产物 。 方法 ，它的实质是利用气态、液态或固态碳氢化合物 作燃料 ，在燃烧火焰 中分解出碳元素 ，然后碳沉积在 ． 1 实验方法 基体材料上 ，生成金刚石或类金刚石碳 、碳纳米管或 碳纳米纤维等高性能碳纳米材料。与传统的制备方 选用市售株洲硬质合金集 团有 限公司钻石牌 法相 比，燃烧火焰法有着 明显 的优越性fl-3]：(1)设备 YG6(WC一6％Co)硬质合金刀片(型号为 C116)为基 简单 ，可在大气中进行 ，无需保护气氛和生长促进 体 。1#样 品为原始态 ，经无水乙醇清洗 、吹干备用。 剂 ；(2)一部分燃料燃烧提供热源 ，一部分燃料和不 2#样品的表面预处理工艺为：先分别经 240#、400#、 完全燃烧后的附产物作为碳源，能源利用率高，成本 600#、800#金刚石磨盘研磨 ，再放置在新配的王水 低 ，对环境污染小；(3)通过调节燃料一空气的比率 ((HN03)：(HC1)=1：3)中浸蚀 12min，无水乙醇清洗、 或增加惰性气体改变源气体组分等，很容易改变火 吹干备用 。 焰的化学和热力学条件 ；(4)容易控制火焰 区域 的反 扩散火焰 由普通实验室用酒精灯提供 (体积为 应时间和过程 ；(5)可 以连续生长 ，基体面积不受限 250m1)，燃料为无水 乙醇 (分析纯)。为使火焰平稳 制 ，工业上易于大规模生长。 并适 当提高火焰温度 ，在酒精灯上加装了自制的金 迄今为止 ，乙醇扩散火焰法 已被成功用于碳 属网罩。火焰法沉积的主要工艺参数为 ：酒精灯灯芯 钢 、低合金钢 、含镍金属 (如 304不锈钢 、YUS701 头部到样 品的垂直距离为4．5am，基体放置在火焰 奥 氏体不锈钢)等基体上沉积综合性能优异的碳 内焰水平 的中心位置 ，沉积时间为60min。 纳米纤维(CNFs)和碳纳米管 (CNTs)4-【6]。本文主要 采用 XL30FEG扫描电镜和 RigakuD／max一111A 采用 SEM、XRD、Raman等表征手段重点研究原始 型X射线衍射仪对硬质合金预处理前后的基体表 态和酸蚀脱钴态 YG6硬质合金基体上的火焰沉积 面及其火焰沉积产物的形貌和结构分别进行了观察 基金项 目：广东省科技计划项 目(工业攻关计划)(20042008联合