[发明专利]一种石墨烯增强铜基含油轴承材料及其制备方法和应用

说明书

本发明属于含油轴承材料技术领域，公开了一种石墨烯增强铜基含油轴承材料及其制备方法和应用。所述含油轴承材料是将铜粉加入到氧化石墨烯胶体水溶液中，室温搅拌反应后经过滤、干燥，得到石墨烯包覆铜粉；将该石墨烯包覆铜粉冷压成形得到胚体，将胚体置于保护气氛下烧结，自然冷却后，得到多孔石墨烯/铜复合材料；将该多孔石墨烯/铜基复合材料置于含油轴承专用润滑油中，在一定负压下浸泡至完全浸润，自然冷却后制得。本发明所制备的石墨烯增强铜基含油轴承材料具有磨损量少、承载力好、含油率高和润滑性能稳定的优点，有效解决了石墨烯纳米片在铜基体中难以均匀分散的问题，可应用在音响机械、家电机器、办公机器和运输机械轴承领域中。

技术领域

本发明属于含油轴承材料技术领域，特别涉及一种石墨烯增强铜基含油轴承材料及其制备方法和应用。

背景技术

烧结金属含油轴承是利用烧结体的多孔性，在孔隙内含浸润滑油，能够自行供油的一类滑动轴承。当轴承旋转时连通孔隙中储藏的润滑油由于热作用与泵作用渗出于含油轴承的摩擦表面，当轴承停止转动时，润滑油又回到含油轴承内部。所以含油轴承内部互相连通、大小合适的孔隙以及高的含油率是保证形成稳定油膜、轴承能长期使用的重要参数。由于铜基体有着优良的导电、导热能力和良好的耐腐蚀等综合性能，粉末冶金铜基含油轴承在机械制造工业中用量大、应用面广，但其存在承载能力弱以及耐磨性能差等缺点。石墨烯由于其独特的二维结构、优异的力学性能、良好的化学稳定性、较低的层间剪切阻力等优点使其成为潜在的高性能固体润滑材料。申请号201610056783.4的专利公开了一种具有较好导热性能及较高的强度和耐磨性的石墨烯/铜基含油轴承。然而，由于大的比表面积和较强的片层间作用力，石墨烯本征易于团聚。团聚态的石墨烯不但弱化含油轴承金属基体的力学性能，而且增加石墨烯的用量，增加制备成本。因此，如何让石墨烯在金属基体中均匀分布是制约石墨烯增强含油轴承材料发展的关键技术。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的缺陷，提供一种石墨烯增强铜基含油轴承材料。该轴承材料具有磨损量少、承载力好、含油率高和润滑性能稳定的优点。

本发明的另一目的在于提供上述石墨烯增强铜基含油轴承材料的制备方法。该方法可有效地将石墨烯均匀分散到铜基体中，与常规球磨分散法相比，可以避免石墨烯在球磨过程中遭受结构的破坏。

本发明的再一目的在于提供上述石墨烯增强铜基含油轴承材料的应用。

本发明上述目的通过以下技术方案予以实现：

一种石墨烯增强铜基含油轴承材料，所述含油轴承材料是将铜粉加入到氧化石墨烯胶体水溶液中，室温搅拌反应后经过滤、干燥，得到石墨烯包覆铜粉；将该石墨烯包覆铜粉冷压成形得到胚体，将胚体置于保护气氛下烧结，自然冷却后，得到多孔石墨烯/铜复合材料；将该多孔石墨烯/铜基复合材料置于含油轴承专用润滑油中，在负压下浸泡至完全浸润，自然冷却后制得。

优选地，所述氧化石墨烯胶体水溶液的浓度为0.05～0.2mg/mL，所述铜粉的粒径为10～40μm，所述搅拌反应的时间为0.5～2h。

优选地，所述铜粉的质量和氧化石墨烯胶体水溶液的体积比为10g：(1～2)L。

优选地，所述石墨烯包覆铜粉中石墨烯的质量分数为0.5～2wt.％。

优选地，所述冷压的压力为25～100MPa，所述烧结的温度为800～950℃，烧结的时间为0.5～1h。

优选地，所述保护气氛为氮气或/和氢气。

优选地，所述含油轴承专用润滑油为机油SAE 30。

优选地，所述负压的压力为-0.5～-0.8bar，所述浸泡的温度为25～80℃，所述浸泡的时间为12～24h。

所述的石墨烯增强铜基含油轴承材料的制备方法，包括以下具体步骤：