[发明专利]一种石墨烯-铜-非晶复合涂层的制备方法

摘要

本发明为一种石墨烯‑铜‑非晶复合涂层的制备方法。该方法包括以下步骤：制备石墨烯‑铜复合粉；制备石墨烯‑铜‑非晶粉复合粉；将该复合粉作为喷涂用复合喂料粉，采用热喷涂技术在工件表面制备石墨烯‑铜‑非晶复合涂层；所述热喷涂过程为首先对工件基体表面进行清洁化预处理后喷砂，再采用热喷涂技术进行喷涂，得到厚度为80‑120μm的粘结底层；最后采用热喷涂技术对上一步处理好的试样表面进行喷涂，最后得到石墨烯‑铜‑非晶复合涂层。所述的石墨烯‑铜复合粉末粒径为10～100μm。本发明的复合涂层的摩擦系数较单一的非晶涂层降低37.5％。复合涂层的耐磨性能也得到了提高，复合涂层的磨损失重量较单一的非晶涂层可降低57.8％。

主权项

1.一种石墨烯‑铜‑非晶复合涂层的制备方法，其特征为该方法包括以下步骤：第一步，制备石墨烯‑金属铜复合粉（1）将羧甲基纤维素钠和去离子水在80‑100℃下搅拌0.5‑2小时，得到粘结剂；其中，质量比羧甲基纤维素钠：去离子水=1：500‑1000；（2）制备浆料：向上步（1）中得到的粘结剂中加入氧化石墨烯粉、金属粉、分散剂和去离子水，得到混合浆料；其中，分散剂为多聚磷酸钠，其质量为粉体总质量的0.5%‑3%；氧化石墨烯粉质量为金属粉质量的0.1%‑10%；粘结剂质量为粉体总质量的30%‑70%；本步骤中，去离子水的加入量为粉体总质量的40%‑300%；所述的粉体总质量为氧化石墨烯粉与铜粉质量之和；所述的金属粉为铜粉或铜合金粉的一种或几种，粉体的粒径为3‑5 μm；（3）将步骤（2）得到的浆料进行机械搅拌0.5~3小时，或者超声波震荡3‑20分钟后再机械搅拌0.5~3小时；（4）将上步搅拌好的浆料加入到喷雾造粒设备中，进行喷雾造粒，得到粉末粒径为10~100 μm的复合喂料粉；所述的喷雾造粒设备为喷雾干燥塔，进口温度为220‑260℃，设置喷雾干燥塔的出口温度为100℃‑140℃，喷雾干燥塔中雾化盘的转速为15000‑30000 r/min；（5）将（4）得到的复合喂料粉在真空热处理炉中，气体保护气氛下进行热还原，得到石墨烯‑铜复合粉；第二步，制备石墨烯‑铜‑铁基非晶复合粉将第一步制备好的石墨烯‑铜复合粉与铁基非晶粉进行机械混合0.5‑2 小时，得到石墨烯‑铜‑铁基非晶混合喂料粉，其中，石墨烯‑铜复合粉质量为铁基非晶粉质量的1%‑50%；第三步，制备石墨烯‑铜‑铁基非晶复合涂层（1）喷涂前将基体打磨后清洗；（2）将上步得到的基体进行表面喷砂；（3）在基体表面喷大约80‑120 μm厚度的镍包铝粘结底层；其中Ni/Al的粒度为‑140～+320目；（4）以第二步得到的石墨烯‑铜‑铁基非晶混合粉作为喂料粉，采用热喷涂技术对步骤（3）处理好的试样表面进行喷涂，制备得到涂层厚度为50‑500 μm的石墨烯‑铜‑铁基非晶复合涂层；所述的热喷涂方法为大气等离子喷涂方法、真空等离子方法、控制气氛等离子喷涂方法、高速等离子喷涂方法或爆炸喷涂方法。