一种三维网状包覆结构复合自润滑添加剂及其制备方法和减摩耐磨涂层技术

本发明专利技术公开了一种三维网状包覆结构复合自润滑添加剂及其制备方法和减摩耐磨涂层。其中，一种三维网状包覆结构复合自润滑添加剂的制备方法，采用磁力搅拌将碳纳米管分散液、少层二硫化钨分散液以及去离子水搅拌均匀，得到三维网状包覆结构的碳纳米管

【技术实现步骤摘要】
一种三维网状包覆结构复合自润滑添加剂及其制备方法和减摩耐磨涂层


[0001]本专利技术涉及自润滑添加剂领域，尤其涉及一种三维网状包覆结构复合自润滑添加剂及其制备方法和减摩耐磨涂层。

技术介绍

[0002]金属表面的抗磨损、耐腐蚀和润滑性能至关重要。涂层技术因其显著防护作用而被广泛使用。目前，通常采用物理或者化学气相沉积法在金属材料表面制备硬质涂层，以提高表面的硬度以及耐磨性。但是，硬涂层在带来高硬度的同时，存在着诸多缺点，如硬质涂层脆性大，易脱落，且对其他工件表面造成严重的划伤及磨损。而固体自润滑涂层则是有效的解决途径。
[0003]固体自润滑涂层技术是近几十年发展起来的新型材料表面改性技术，能够有效地改善材料表面的硬度、耐磨性以及润滑性等问题。在传统的工艺中，表面减摩耐磨涂层的承载能力主要依赖于涂层与基体间的结合强度，对基体附着不好的涂层，其性质几乎都是不良的，而且应为涂层非常薄，如果附着力不强，则在应用环境下很容易脱落，无法保证持续使用。在工业应用中，涂层表面腐蚀和磨损是决定基体性能和寿命的主要问题，在实际生产应用中，人们通过各种材料表面处理工艺对材料表面进行处理，以改善材料的表面性能，渗氮、渗碳作为传统的表面处理工艺能够改善材料表面强度与硬度，但是其生产效率低下，能耗损失大，自润滑添加剂仅依靠自身的层状结构发挥减摩的作用，使得表面涂层与基体间的结合强度较低。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的表面涂层与基体间结合强度低的问题，本专利技术在于提供一种三维网状包覆结构复合自润滑添加剂及其制备方法和减摩耐磨涂层，可在提高涂层整体强度的同时更持久地发挥二硫化钨的自润滑性能，提高基体表面减摩耐磨涂层的承载能力。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种三维网状包覆结构复合自润滑添加剂的制备方法，所述方法包括：采用磁力搅拌将碳纳米管分散液、少层二硫化钨分散液以及去离子水搅拌均匀，得到三维网状包覆结构的碳纳米管
‑
WS2复合添加剂；
[0006]所述磁力搅拌的条件为：转速为50
‑
2000r/min，搅拌时间为0.5
‑
6h，温度为15
‑
30℃；
[0007]所述碳纳米管分散液中含有高长径比的碳纳米管，所述碳纳米管的长径比为(100
‑
8000)：1。
[0008]进一步地，所述碳纳米管的长度为10
‑
30μm，直径为5
‑
15nm。
[0009]进一步地，所述碳纳米管分散液和少层二硫化钨分散液体积比为1：(1
‑
5)。
[0010]进一步地，所述碳纳米管分散液的浓度为0.5
‑
5g/L。
[0011]进一步地，所述少层二硫化钨分散液浓度为0.5
‑
5g/L。
[0012]为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种三维网状包覆结构复合自润滑添加剂，采用所述的方法制备而成。
[0013]为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种减摩耐磨涂层，包括三维网状包覆结构复合自润滑添加剂，并将复合自润滑添加剂喷涂到基材上，固化成型，得到减摩耐磨涂层。
[0014]进一步地，所述减摩耐磨涂层与基体结合强度为100
‑
110N。
[0015]综上所述，本专利技术具有以下有益效果：
[0016]第一、本申请由于采用了高长径比的碳纳米管与少层WS2纳米薄片，在电磁搅拌的作用下高长径比碳纳米管与少层WS2自行构建得到三维网状包覆结构。通过碳纳米管提高涂层的综合强度，借助少层WS2纳米薄片发挥减摩作用，同时通过三维网状包覆结构提高复合自润滑添加剂的工作寿命。因此，常见表面涂层中引入本复合添加剂会显著提升涂层与基体间的结合强度，提高承载能力，大幅延长涂层的减摩耐磨寿命。
[0017]第二、本申请研发得到一种特殊结构的复合自润滑添加剂，即利用碳纳米管和二硫化钨制备具有三维网状包覆结构的复合自润滑添加剂。利用高长径比的碳纳米管将二硫化钨纳米粒子包覆起来形成三维网状结构，将此复合添加剂引入涂层后可在提高涂层整体强度的同时延长涂层的使用寿命，从而更持久地发挥二硫化钨的自润滑性能。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]图1为本专利技术实施例1公开的复合自润滑添加剂微观形貌和元素分布图；
[0020]图2为本专利技术实施例1公开的搅拌2h得到的复合添加剂微观形貌图；
[0021]图3为本专利技术实施例2公开的搅拌1h得到的复合添加剂微观形貌图；
[0022]图4为本专利技术实施例3公开的搅拌3h得到的复合添加剂微观形貌图；
[0023]图5为本专利技术实施例4公开的搅拌4h得到的复合添加剂微观形貌图；
[0024]图6为本专利技术实施例5公开的转速为500r/min搅拌2h得到的复合添加剂微观形貌图；
[0025]图7为本专利技术实施例6公开的转速为1500r/min搅拌2h得到的复合添加剂微观形貌图；
[0026]图8为本专利技术对比例1公开的碳纳米管初始微观形貌图；
[0027]图9为本专利技术对比例2公开的少层WS2初始微观形貌图；
[0028]图10为本专利技术公开的未引入复合自润滑添加剂的涂层结合强度测试结果图；
[0029]图11为本专利技术公开的引入复合自润滑添加剂的涂层结合强度测试结果图。
具体实施方式
[0030]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中的附图1
‑
11，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。
[0031]本申请中使用的原料来源如下所示：
[0032]表1原料来源
[0033]原料名称来源碳纳米管分散液南京先丰纳米材料科技有限公司少层二硫化钨分散液南京先丰纳米材料科技有限公司
[0034]本申请所涉及的添加剂的微观结构状态测试方法为：取制得的添加剂，自然风干后采用扫描电镜和透射电子显微镜观察添加剂形貌的变化。利用能谱扫描仪测定添加剂的元素组成。
[0035]实施例
[0036]实施例1：三维网状包覆结构复合自润滑添加剂的具体制备方法是：先将1g/L碳纳米管分散液200mL和1g/L少层二硫化钨分散液200mL混合均匀，然后加入100mL去离子水，磁力搅拌混合均匀，磁力搅拌的条件为：1000r/min，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三维网状包覆结构复合自润滑添加剂的制备方法，其特征在于，所述方法包括：采用磁力搅拌将碳纳米管分散液、少层二硫化钨分散液以及去离子水搅拌均匀，得到三维网状包覆结构的碳纳米管
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WS2复合添加剂；所述磁力搅拌的条件为：转速为50
‑
2000r/min，搅拌时间为0.5
‑
6h，温度为15
‑
30℃；所述碳纳米管分散液中含有高长径比的碳纳米管，所述碳纳米管的长径比为(100
‑
8000)：1。2.根据权利要求1所述的一种三维网状包覆结构复合自润滑添加剂的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管的长度为10
‑
30μm，直径为5
‑
15nm。3.根据权利要求1所述的一种三维网状包覆结构复合自润滑添加剂的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管分散液和少层二硫化钨分散液体积比为...

【专利技术属性】
技术研发人员：马春生，朱新河，杨帆，付景国，刘江，
申请(专利权)人：大连海事大学，
类型：发明
国别省市：