[发明专利]一种金属复合线材及其制备方法

说明书

本发明涉及一种金属复合线材，所述金属复合线材包括金属线材基底以及通过贴合方式包覆在所述金属线材基底外表面上的均一连续的石墨烯膜层，在高温高盐环境中表面石墨烯膜层不会脱落和老化，造成金属外表面裸露。相对于普通线材来说，本发明得到的金属复合线材的腐蚀速率下降率能达到93％。本发明还提供了一种通过连续化气相沉积制备金属复合线材的方法，能够对任意长度的金属线材基底表面包覆石墨烯膜层，以制备均一连续且表面及内部不含有任何形式的接驳点的金属复合线材。

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，尤其涉及一种金属复合线材及其制备方法。

背景技术

金属线缆通常应用于电气设备或作为连接结构使用，用于化工厂、舰船等高湿、高盐和高温环境的金属线缆，在水和电解液的共同作用下，其金属表面会发生电化学腐蚀，金属原子失去电子被氧化成为离子，继而生成金属氧化物。上述腐蚀过程会严重影响金属线缆的使用寿命和结构强度，甚至危及人员安全。传统的对金属线缆进行防腐蚀的方法有着诸多缺点，例如将金属线外表面涂覆耐腐蚀漆后再包覆一层绝缘高分子材料来防止水分进入和电化学腐蚀，经过处理得到的金属线缆经过若干次弯折、摩擦或是经过长时间的阳光照射后，其表面的耐腐蚀涂层和包覆的高分子材料容易发生老化、硬化、脱落，裸露的金属表面接触水汽继而容易引发电化学腐蚀。为了解决上述问题，本领域的研究人员需要研发一种新的耐腐蚀性能优异的金属复合线缆。

石墨烯是一种由碳原子构成的薄膜状二维材料，具有良好的疏水性能和化学惰性，尤其是通过化学气相沉积(CVD)法制备的石墨烯片层，其二维的表面结构中晶格缺陷较少，与表面碳原子相连的杂原子数目很少，是一种优异的疏水材料和耐腐蚀材料。现有的研究中多利用均匀分散在溶剂中的石墨烯片层作为疏水涂料用于大面积平面防水，未见有报道将石墨烯均匀的包覆在金属线表面作为耐腐蚀包覆层使用，结合石墨烯优异的性能，若通过常用的CVD法将石墨烯沉积在金属线表面来制备具有耐腐蚀性能的金属复合线缆，必然能够节约大量用于维护和替换线材的费用，因此，本领域需要开发一种具有强耐腐蚀性石墨烯包覆的金属复合线缆材料。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种金属复合线材，金属复合线材包括金属线材基底以及直接包覆在所述金属线材基底外表面的石墨烯膜层。

所述金属复合线材为均一连续整体，表面及内部不含有任何形式的接驳点，即所述金属复合线材在制备完成后不经过任何形式的焊接、驳接、桥接等连接方式与其他线材相连。

所述金属复合线材中的金属线材基底的长度≥1m，例如1.2m、2m、4m、6m、8m、10m、12m、等、优选为≥2m，进一步优选为≥5m。

优选地，所述金属复合线材中的金属线材基底的直径为1μm～300mm，例如1.1μm、2μm、5μm、10μm、200μm、5mm、100mm、200mm、260mm、298mm等，优选为5μm～100mm。

所述金属线材基底包括金属基线材、或表面包覆有金属层的非金属线材中的任意一种，例如实心金属线、空心金属线、表面具有金属镀层的玻璃纤维线等。

优选地，所述金属复合线材中的金属线材基底中存在的金属包括铁、铜、锰、镍、钒、钛、银、金、铂、锡、铅、钴、锌中的任意一种金属或至少两种组成的合金。

优选地，所述金属线材基底中存在的金属包括铁、铜、锰、镍、钴中的任意一种金属或至少两种组成的合金。

所述金属复合线材中的石墨烯膜层的厚度为1nm～500nm，例如1.1nm、2nm、5nm、10nm、20nm、50nm、100nm、200nm、400nm、498nm等，优选为30nm～300nm。