[发明专利]一种铜-纳微米石墨复合涂层的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铜-纳微米石墨复合涂层的制备方法，特别是一种用于应用于缝制机械、制药机械和食品机械工业中的摩擦零件表面的铜-纳微米石墨复合涂层制备方法，属于纳米复合涂层材料制备领域。

背景技术

铜－石墨复合材料具有良好的导电性导热性、自润滑性、耐磨性且无污染。在氧化性气氛和非氧化性气氛中的使用温度分别可达370℃和925℃。已应用于缝制机械制药机械和食品机械工业中的摩擦零件的制造。近年来有关铜－石墨复合材料的研究较多。其主要制备方法是粉末冶金工艺。但该方法需要昂贵的设备并存在微粒分布不均匀孔隙率大等缺点。电沉积方法已用于制备复合材料，该方法所需设备简单，便于操作。不过，关于用电沉积方法制备铜－石墨复合材料的报道并不多见，且存在如下问题：第一，其复合镀液中所添加的固体颗粒通常为微米级石墨粉，其粗大颗粒不利于涂层结构和性能的优化。第二，由于石墨是疏水性的，所以通常添加的石墨粉在水溶液中难以获得良好的分散性，容易沉淀。因此需要寻找一种新型铜-纳微米石墨复合涂层的制备方法。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种铜-纳微米石墨复合涂层的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明采取的技术方案是：一种铜-纳微米石墨复合涂层的制备方法，以高纯石墨板为阳极，惰性金属板为阴极，硫酸溶液为电解液，电解24小时-48小时后，在电解液中获得直径介于10-1000nm的纳微米碳球；再在电解液中添加铜源，以高纯石墨板为阳极，待镀部件为阴极，进行镀膜。

所述高纯石墨板厚度为50-80mm,长度300-700mm，宽度300-700mm，高纯石墨板的纯度≥99.99％，灰份≤50ppm，体积密度≥1.85g/cm3，抗折强度≥60Mpa，颗粒度＜300目。

所述惰性金属板厚度为2-10mm,长度300-700mm，宽度300-700mm；阴阳极间距为3-10mm。

所述硫酸溶液浓度为0.1-0.5mol/L。

所述电解过程中的电解电压为10-50V，电解电流密度为10-50mA/cm²，电解时间为24小时-48小时。

所述铜源由以下组分构成：硫酸铜60-100g/L，硫酸40-100g/L，十二烷基硫酸钠0.05-0.2g/L，OP乳化剂1-5ml/L。

所述镀膜过程中的阴极电流密度20-30A/cm²，镀液温度为20-30度，镀膜时间为5-60分钟。

与现有技术(粉末冶金技术和复合涂层电沉积技术)相比，本发明具有以下有益效果：

1.工艺简单，便于操作：相对粉末冶金技术，该工艺直接在成型部件上沉积润滑耐磨层，工艺简单，后期修补维护容易；相对采用高纯石墨、硫酸为原料，通过电解方式直接获得纳微米石墨颗粒，相对目前一般采用化学法制备的纳米石墨颗粒，工艺更简单。

2.绿色环保：相对化学法制备的纳米膨胀石墨颗粒，该工艺采用化学元素少，更加环保经济。

3.更好的电解液稳定性：纳微米石墨颗粒产生后本身可良好地分散在溶液中，不易沉淀，电沉积时不需要搅拌；在消耗电解液中纳微石墨颗粒的同时，阳极石墨仍可产生纳微石墨进入溶液中，从而缓解溶液石墨颗粒浓度的下降。

附图说明

图1为实施例1纳微米石墨颗粒电镜图(a为低倍数，b为高倍数)。

图2为实施例1-3的摩擦系数与纳微米石墨含量的关系图。

具体实施方式

在描述本发明的材料、方法之前，应当理解本披露不受限于所描述的具体方法以及材料，因为这些可以改变。还应理解本说明书中所使用的术语只是为了描述这些特定的形式或实施方案的目的，而不是旨在限制该范围。除非另外限定，在此使用的所有技术的或科学的术语具有与本领域普通技术人员通常理解的相同的含义。