[发明专利]超导电石墨烯涂层材料及其制备方法

说明书

本发明涉及石墨烯涂料生产技术领域，尤其是一种超导电石墨烯涂层材料及其制备方法。一种超导电石墨烯涂层材料，该涂层材料包含耐蚀过渡层和超导电层，耐蚀过渡层由钛合金和钨合金组成，超导电层包含石墨烯和石墨。这种超导电石墨烯涂层材料是采用非贵金属涂覆的方式提升表面导电耐蚀性能，同时涂层拥有在使用过程中针孔自填充的能力，因此无需设计规避针孔用的反复循环的多层结构，同时涂层具有石墨烯的成分设计，可以在无需添加贵金属的前提下达到比现有技术更低的接触电阻和腐蚀电流密度（接触电阻可达到1.1mΩ•cm²，腐蚀电流密度可达5×10^‑8A/cm²），从而达到降低传输部件处理成本，延长传输部件使用寿命，提升使用性能的目的。

技术领域

本发明涉及石墨烯涂料生产技术领域，尤其是一种超导电石墨烯涂层材料及其制备方法。

背景技术

电传输部件（如水电解电极、接插件、连接器等）对用于制作该部件的材料的导电性能一般都有较高的要求，由此才能更为有效的降低电流输送的热损耗。同时，由于应用领域的不同，周边环境可能具有腐蚀特性，从而使得电传输部件表面发生电化学反应而改变其原有特性，特别是水电解电极，电解电压一般在2V左右，对电极的耐腐蚀性能要求很高，而目前一般是采用表面喷涂了氧化钌铱的钛作为电极材料来增加电极寿命，但由于钌、铱均为贵金属，制作成本高。同时，由于涂层方式的特性限制，导致涂层的过程中必然会带来贯穿性的针孔或缺陷，而一般解决此类问题的方法为采用加大涂层厚度或以多层结构来遮蔽针孔。

发明内容

为了克服现有的涂料存在的不足，本发明提供了一种超导电石墨烯涂层材料及其制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种超导电石墨烯涂层材料，该涂层材料包含耐蚀过渡层和超导电层，耐蚀过渡层由钛合金和钨合金组成，超导电层包含石墨烯和石墨。

根据本发明的另一个实施例，进一步包括，超导电层中的石墨烯含量为2%-10%。

根据本发明的另一个实施例，进一步包括，耐蚀过渡层中钛合金包含钛与钒、钽、镍、铬、锆中的一种或多种，其中钛含量为30wt%-80wt%；钨合金包含钨与钛、钒、铌、铬、锆中的一种或多种，其中钨含量为5wt%-80wt%。

根据本发明的另一个实施例，进一步包括，耐蚀过渡层的厚度为30nm-500nm，耐蚀过渡层在使用过程中会在针孔或机械性损伤处自动形成填充物，针孔或机械性损伤处由于暴露在外而易于与氧发生反应，自动形成氧化填充物，所形成的氧化产物具有较好的耐蚀性能和较好的导电能力，从而阻止腐蚀反应的进一步发生。

根据本发明的另一个实施例，进一步包括，超导电层在0.6MPa压力测试下，与碳纸的接触电阻1mΩ•cm²-3mΩ•cm²。

一种超导电石墨烯涂层材料的制备方法，涂层材料的耐蚀过渡层和超导电层层是在装配有热丝辅助离子源的磁过滤电弧离子镀设备中一次性沉积完成的，镀膜设备靶材分别分布在真空炉体两侧，且同一水平面拥有至少3个靶材装配位置，其中一侧安装钛合金掺杂靶材或钨合金掺杂靶材，另一侧石墨靶材，包括如下工艺步骤：

步骤一：工件前处理：将工件放入超声清洗设备中依次进行超声除油清洗、纯水超声清洗、纯水漂洗、除水、碳氢溶剂真空超声清洗、真空加热干燥，碳氢溶剂真空超声清洗过程中清洗真空度为200Pa-500Pa，真空加热干燥过程中真空度为100Pa-200Pa加热温度为90℃；清洗完成后将工件放入装有去钝化膜溶液的恒温容器中浸泡，温度保持在80℃，持续30分钟；然后将工件放入清水中进行漂洗，然后进行除水，然后装入特定卡具上等待镀膜；