[发明专利]一种石墨烯包裹球状金属的制备方法

说明书

本发明涉及石墨烯复合材料技术领域，特别涉及一种石墨烯包裹球状金属的制备方法，方法包括：利用等离子体辅助高能球磨装置，以油酸为湿磨介质和表面修饰剂，以金属粉末和石墨烯为原材料进行球磨，控制球磨罐内压力后，进行冷却，得到的球磨混合物与石油醚混合后，进行超声震荡后，再沉降，收集上层液后进行离心处理，将离心产物烘干后，即获得石墨烯包裹球状金属。本发明提供的制备方法所制备的石墨烯包裹球状金属，利用在等离子体的球磨罐中发生的“热爆”效应，使石墨烯对球形金属粉末进行包裹，该物质能够作为润滑油的添加剂使用，有效解决润滑油性能不佳的问题，提高润滑油的减摩抗磨性能，减少机械零件的磨损，具有重要的实际应用价值。

技术领域

本发明涉及石墨烯复合材料技术领域，特别涉及一种石墨烯包裹球状金属的制备方法。

背景技术

活塞环-气缸套是船舶柴油机的主要运动副之一，其润滑将直接影响整个船舶柴油机的燃油经济性、耐用性甚至寿命。如果活塞环-气缸套润滑不当，不仅会增加燃油消耗，还会使得部件过度磨损，导致活塞和气缸套之间的间隙过大，甚至会发生诸如拉缸之类的重大事故，导致柴油机动力性丧失。

为了控制船舶柴油机的排放，IMO要求船舶使用低硫燃油，但是船舶柴油机使用低硫燃油后将导致活塞环-气缸套等关键部位的异常磨损变得非常突出，这是因为与低硫燃油相匹配的低碱值润滑油具有相对较差的清净性和热稳定性，很容易造成活塞环槽污染、活塞环黏着以及气缸套内壁漆膜；其次，低硫燃油中含量较高的铝/硅颗粒，进入燃烧室也会增加缸套的磨粒磨损，严重时诱发拉缸甚至咬缸。由此可见，使用低硫燃油导致柴油机气缸套的严重磨损，增加了轮机管理的难度和强度，并可能会在SECA区域或恶劣的海况下突然停车，严重危及船舶的安全。

当前纳米润滑油添加剂主要包括金属、氧化物、硫化物和石墨烯等。其中，纳米金属作为润滑油添加剂对钢基材磨损表面具有显著的抗磨损和修复作用。然而，大多数金属颗粒的表面都是亲水的，在润滑油中很难分散，容易团聚和沉淀，从而影响润滑油的质量。

此外，大多数润滑添加剂中，金属颗粒也都是片状或不规则状的，其润滑性能相对较低。

发明内容

为解决上述润滑添加剂润滑性能不佳的问题，本发明提供石墨烯包裹球状金属的制备方法，制备得到的石墨烯包裹球状金属可作为润滑添加剂，制备方法，包括以下制备步骤：

步骤a、利用等离子体辅助高能球磨装置，以油酸作为湿磨介质和表面修饰剂，以金属粉末和石墨烯为原材料进行球磨，得到球磨混合物；

其中，金属粉末和石墨烯的质量比例为1：5～6；

球磨过程进行高压放电处理，放电电压为18KV～20KV；球磨罐内充有Ar 气作为放电气体，控制球磨罐内压力为0.02～0.05Mpa；

步骤b、球磨结束后，将控制球磨罐内压力为-0.005～0Mpa，并进行冷却处理；

步骤c、将冷却后得到的球磨混合物与石油醚混合后，进行超声震荡后，再沉降，收集上层液后进行离心处理，将离心产物烘干后，获得粉体，即为石墨烯包裹球状金属。

在上述方案的基础上，进一步地，步骤a中，高压放电处理采用间断性放电处理，每间隔0.5～1s持续放电0.1s。

在上述方案的基础上，进一步地，步骤a中，所述金属粉末为铜金属粉末或铁金属粉末。

在上述方案的基础上，进一步地，步骤a中，球磨机的上下振动频率为 16～20Hz，振幅为10～13mm。

在上述方案的基础上，进一步地，步骤a中，所述金属粉末进行球磨前，在3-氨丙基三甲氧基硅烷中浸泡处理后，再于60～80℃环境下烘干处理。

在上述方案的基础上，进一步地，步骤a中，球磨时间为5h～10h。