碳基复合涂层及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种碳基复合涂层及其制备方法，所述碳基复合涂层，包括以下物质：石墨烯10‑20份、聚硅酸酯30‑60份、粘结剂4‑8份、有机溶剂50份、氨基硅烷3份、耐磨添加剂4‑12份、石墨6‑12份。本发明专利技术的碳基复合涂层，具有优良耐磨抗腐蚀性，喷涂在金属表面后，与钢材结合紧密，能有效提高钢材的耐磨性，延长金属的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及金属表面处理
，具体涉及一种碳基复合涂层及其制备方法。
技术介绍
钢材的磨损是造成机械零件失效的主要原因之一，损失十分惊人。据统计，在工业发达国家，机械设备及零件的磨损所造成的经济损失占国民经济总值的4％左右，我国每年因磨损所消耗的钢材达百万吨以上，损失高达20亿元人民币。因此，研究和开发高性能的耐磨材料越来越受到材料工作者的重视，对国民经济的发展有着重要的意义。目前，提高部件耐磨性主要由三种方法：一、改变零件的几何形状、加工不问尺寸以及其表面受力情况；二、研发新型耐磨材料，如耐磨合金及耐磨复合材料；三、应用表面强化技术对易磨损部位进行强化处理，其中表面强化是一种较为有效的方法。而传统方法用于提高钢材表面的耐磨方法主要是喷丸、表面渗碳或渗氮，添加Mn、W、Co等元素形成硬质合金，通过化学气相沉积、物理气相沉积法或磁控溅射方法在钢表面沉积TiN、WC等超硬薄膜涂层，但是表面硬化提高耐磨性能的方法效果有限，钢合金化后韧性较差，表面沉积硬质薄膜的方法薄膜厚度一般较薄且成本较高。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种碳基复合涂层，使得钢材材料的耐磨性和耐腐蚀性显著增强，使用寿命延长。为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：碳基复合涂层，由以下重量份的物质组成：氧化石墨烯10-20份、聚硅酸酯30-60份、粘结剂4-8份、有机溶剂50份、氨基硅烷3份、耐磨添加剂4-12份、石墨6-12份。碳基复合涂层，由以下重量份的物质组成：氧化石墨烯13-18份、聚硅酸酯38-53份、粘结剂5-7份、有机溶剂50份、氨基硅烷3份、耐磨添加剂6-10份、石墨8-12份、优选的，所述粘结剂为聚四氟乙烯或偏聚四氟乙烯。优选的，所述有机溶剂为乙醇、N,N-二甲基吡咯烷酮和N-乙基甲酰胺的一种。优选的，所述耐磨添加剂为碳化硅、纳米二氧化钛、氧化铝、石英粉、云母粉的任意组合。一种碳基复合涂层的制备方法，包括以下步骤：(1)、将浓硫酸、石墨粉、硝酸钠倒入烧杯中超声，烧杯放入冰浴中冷却，1h后缓慢加入高锰酸钾，反应2h后；再在38℃下反应0.5h；再将混合体系缓慢加入去离子水中，95℃下反应30min，离心洗涤后，得到氧化石墨烯分散液；(2)、在有机溶剂中加入聚硅酸酯，搅拌均匀后依次加入氨基硅烷、石墨和耐磨添加剂，得混合液；(3)、将步骤(1)的氧化石墨烯分散液加入步骤(2)的溶液，再加入粘结剂，搅拌均匀得到碳基复合涂料；(4)、将碳基复合涂料均匀的喷在钢材表面，即得碳基复合涂层。本专利技术的有益效果：石墨烯是自然界中最强韧的物质，且具有很好的弹性，氧化后的石墨烯与涂料体系的结合力增强，稳定性更高，二维网状结构的石墨烯分散在钢材表面；耐磨添加剂碳化硅、二氧化钛、云母粉等具有良好的韧性、耐高温、耐酸碱且附着力强，可以显著提高涂层的耐磨性和耐腐蚀性；石墨能可提高涂层的润滑性，减小其摩擦系数，降低零件的磨损。本专利技术的碳基复合涂层，与钢材结合紧密，能有效提高钢材的耐磨性，延长金属的使用寿命，且对钢铁没有腐蚀性。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1：碳基复合涂层，由以下重量份的物质组成：氧化石墨烯10份、聚硅酸酯60份、聚四氟乙烯8份、N,N-二甲基吡咯烷酮50份、氨基硅烷3份、碳化硅3份、云母粉5份、石墨10份。所述碳基复合涂层的制备方法，包括以下步骤：(1)、将浓硫酸、石墨粉、硝酸钠倒入烧杯中超声，烧杯放入冰浴中冷却，1h后缓慢加入高锰酸钾，反应2h后；再在38℃下反应0.5h；再将混合体系缓慢加入去离子水中，95℃下反应30min，离心洗涤后，得到氧化石墨烯分散液；(2)、在N,N-二甲基吡咯烷酮中加入聚硅酸酯，搅拌均匀后依次加入氨基硅烷、石墨、碳化硅和云母粉，得混合液；(3)、将步骤(1)的氧化石墨烯分散液加入步骤(2)的溶液，再加入聚四氟乙烯，搅拌均匀得到碳基复合涂料；(4)、将碳基复合涂料均匀的喷在钢材表面，即得碳基复合涂层。实施例2：碳基复合涂层，由以下重量份的物质组成：氧化石墨烯13份、聚硅酸酯30份、聚四氟乙烯6份、N-乙基甲酰胺50份、氨基硅烷3份、氧化铝3份、石英粉5份、二氧化钛2份、石墨12份。所述碳基复合涂层的制备方法，包括以下步骤：(1)、将浓硫酸、石墨粉、硝酸钠倒入烧杯中超声，烧杯放入冰浴中冷却，1h后缓慢加入高锰酸钾，反应2h后；再在38℃下反应0.5h；再将混合体系缓慢加入去离子水中，95℃下反应30min，离心洗涤后，
得到氧化石墨烯分散液；(2)、在N-乙基甲酰胺中加入聚硅酸酯，搅拌均匀后依次加入氨基硅烷、石墨、氧化铝、石英粉、二氧化钛，得混合液；(3)、将步骤(1)的氧化石墨烯分散液加入步骤(2)的溶液，再加入聚四氟乙烯，搅拌均匀得到碳基复合涂料；(4)、将碳基复合涂料均匀的喷在钢材表面，即得碳基复合涂层。实施例3：碳基复合涂层，由以下重量份的物质组成：氧化石墨烯18份、聚硅酸酯38份、偏聚四氟乙烯5份、乙醇50份、氨基硅烷3份、石英粉2份、云母粉2份、石墨8份。所述碳基复合涂层的制备方法，包括以下步骤：(1)、将浓硫酸、石墨粉、硝酸钠倒入烧杯中超声，烧杯放入冰浴中冷却，1h后缓慢加入高锰酸钾，反应2h后；再在38℃下反应0.5h；再将混合体系缓慢加入去离子水中，95℃下反应30min，离心洗涤后，得到氧化石墨烯分散液；(2)、在N,N-二甲基吡咯烷酮中加入聚硅酸酯，搅拌均匀后依次加入氨基硅烷、石墨、石英粉和云母粉，得混合液；(3)、将步骤(1)的氧化石墨烯分散液加入步骤(2)的溶液，再加入偏聚四氟乙烯，搅拌均匀得到碳基复合涂料；(4)、将碳基复合涂料均匀的喷在钢材表面，即得碳基复合涂层。实施例4：碳基复合涂层，由以下重量份的物质组成：氧化石墨烯20份、聚硅酸酯53份、偏聚四氟乙烯4份、N-乙基甲酰胺50份、氨基硅烷3份、碳化硅12份、石墨6份。所述碳基复合涂层的制备方法，包括以下步骤：(1)、将浓硫酸、石墨粉、硝酸钠倒入烧杯中超声，烧杯放入冰浴中冷却，1h后缓慢加入高锰酸钾，反应2h后；再在38℃下反应0.5h；
再将混合体系缓慢加入去离子水中，95℃下反应30min，离心洗涤后，得到氧化石墨烯分散液；(2)、在N,N-二甲基吡咯烷酮中加入聚硅酸酯，搅拌均匀后依次加入氨基硅烷、碳化硅，得混合液；(3)、将步骤(1)的氧化石墨烯分散液加入步骤(2)的溶液，再加入偏聚四氟乙烯，搅拌均匀得到碳基复合涂料；(4)、将碳基复合涂料均匀的喷在钢材表面，即得碳基复合涂层。综上，本专利技术实施例具有如下有益效果：本专利技术的碳基复合涂层，与钢材结合紧密，涂层具有很好的润滑性，涂层间的摩擦系数小，从而间接的提高了金属的耐磨性和抗腐蚀性，延长了金属的寿命。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳基复合涂层，其特征在于，由以下重量份的物质组成：石墨烯10‑20份、聚硅酸酯30‑60份、粘结剂4‑8份、有机溶剂50份、氨基硅烷3份、耐磨添加剂4‑12份、石墨6‑12份。

【技术特征摘要】
1.一种碳基复合涂层，其特征在于，由以下重量份的物质组成：石墨烯10-20份、聚硅酸酯30-60份、粘结剂4-8份、有机溶剂50份、氨基硅烷3份、耐磨添加剂4-12份、石墨6-12份。2.如权利要求1所述的碳基复合涂层，其特征在于，由以下重量份的物质组成：石墨烯13-18份、聚硅酸酯38-53份、粘结剂5-7份、有机溶剂50份、氨基硅烷3份、耐磨添加剂6-10份、石墨8-12份。3.如权利要求1所述的碳基复合涂层，其特征在于，所述粘结剂为聚四氟乙烯或偏聚四氟乙烯。4.如权利要求1所述的碳基复合涂层，其特征在于，所述有机溶剂为乙醇、N,N-二甲基吡咯烷酮和N-乙基甲酰胺的一种。5.如权利要求1所述的碳基复合涂层，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪德发，赵文定，张联合，汤新明，汪礼忠，匡和平，
申请(专利权)人：宁国市开源电力耐磨材料有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34