一种耐磨防腐复合涂层及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及防护涂层技术领域，尤其涉及一种耐磨防腐复合涂层及其制备方法和应用。本发明专利技术提供的耐磨防腐复合涂层的制备方法，包括以下步骤：将碳化硅、表面活性剂水溶液和氧化石墨烯悬浮液混合，得到混合悬浮液；将基底进行预热后，在所述基底表面喷涂所述混合悬浮液，得到氧化石墨烯/碳化硅涂层；将所述氧化石墨烯/碳化硅涂层在还原剂蒸汽中进行还原，得到所述耐磨防腐复合涂层。利用所述制备方法制备得到的耐磨防腐复合涂层具有理想的长服役寿命以及耐腐蚀性。命以及耐腐蚀性。命以及耐腐蚀性。

【技术实现步骤摘要】
一种耐磨防腐复合涂层及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及防护涂层
，尤其涉及一种耐磨防腐复合涂层及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]在机械工业中，磨损和腐蚀会导致巨大的能源消耗和资源浪费，并造成机械部件的损坏，降低机械设备运行的可靠性和安全性。因此，固体防护涂层由于化学性质稳定、轻质高强等优点对提高机械轴承的润滑、防腐性能，延长设备的使用寿命具有重大意义。
[0003]在防护涂层领域中，具有层状结构的二维材料凸显了更薄、更轻、更柔和更强的结构特征，在未来高端装备的防护涂层领域具有广阔的应用前景。自2004年Geim首次剥离出单层石墨烯以来，以其为代表的传统低维层状材料由于原子间的弱相互作用、低层间剪切强度等结构优势而表现出较高的机械强度、热稳定性以及超润滑等性能，然而，单一的二维石墨烯材料存在断裂韧性不足，以及在制备过程涂层存在不可避免的空位、晶界等结构缺陷从而引起材料性能下降的问题。石墨烯涂层在机械运转过程中，其片层状结构一旦退化在很大程度上会影响涂层的减摩耐磨和防腐性能。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种耐磨防腐复合涂层及其制备方法和应用。所述制备方法制备得到的耐磨防腐复合涂层具有理想的长服役寿命以及耐腐蚀性。
[0005]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0006]本专利技术提供了一种耐磨防腐复合涂层的制备方法，包括以下步骤：
[0007]将碳化硅、表面活性剂水溶液和氧化石墨烯悬浮液混合，得到混合悬浮液；
[0008]将基底进行预热后，在所述基底表面喷涂所述混合悬浮液，得到氧化石墨烯/碳化硅涂层；
[0009]将所述氧化石墨烯/碳化硅涂层在还原剂蒸汽中进行还原，得到所述耐磨防腐复合涂层。
[0010]优选的，所述表面活性剂水溶液中的表面活性剂包括聚乙烯醇、聚甲基吡咯烷酮和聚乙二醇中的一种或几种。
[0011]优选的，所述碳化硅为碳化硅纳米线；
[0012]所述碳化硅纳米线的长度为50～100μm。
[0013]优选的，所述混合悬浮液中的碳化硅的质量浓度为5～40％；
[0014]所述混合悬浮液中的表面活性剂的质量浓度为0.125～1.0mg/mL；
[0015]所述混合悬浮液中的氧化石墨烯的质量浓度为0.5～5.0mg/mL。
[0016]优选的，所述预热的温度为90℃，时间为5～15min。
[0017]优选的，所述喷涂的条件参数为：喷枪系统中氮气入口压力为0.2～0.5MPa，喷嘴尖端与基材之间的距离为10～20cm，喷涂速率为0.5～2mL/min。
[0018]优选的，所述氧化石墨烯/碳化硅涂层的厚度为1.5～3.5μm。
[0019]优选的，所述还原剂蒸汽中的还原剂包括水合肼、氨水和氢碘酸中的一种或几种；
[0020]所述还原的温度为60～95℃，时间为0.5～4h。
[0021]本专利技术还提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的耐磨防腐复合涂层。
[0022]本专利技术还提供了上述技术方案所述的耐磨防腐复合涂层在润滑防护涂层中的应用。
[0023]本专利技术提供了一种耐磨防腐复合涂层的制备方法，包括以下步骤：将碳化硅、表面活性剂水溶液和氧化石墨烯悬浮液混合，得到混合悬浮液；将基底进行预热后，在所述基底表面喷涂所述混合悬浮液，得到氧化石墨烯/碳化硅涂层；将所述氧化石墨烯/碳化硅涂层在还原剂蒸汽中进行还原，得到所述耐磨防腐复合涂层。我们在长期的多元复合材料研究中发现，通过物理方法(机械混合、层层喷涂等)对多维度、多组分材料进行复配，会产生相分离和结合力差等关键问题，已无法满足苛刻工况对新一代防护涂层低摩擦、长寿命和耐腐蚀兼备的服役需求。而本专利技术所述的氧化石墨烯含有大量含氧官能团，可借助于界面相互作用增强氧化石墨烯纳米片和碳化硅之间的分散相容性和均匀分布。在上述基础上，本专利技术所述制备方法中引入表面活性剂可以提升碳化硅在水中的分散稳定性以及氧化石墨烯和碳化硅之间的界面相互作用，可抑制单一组分的自我团聚，此外，良好的分散稳定性使其可通过低成本和简单的喷涂手段便能够将其沉积到基底表面。此外，本专利技术中还原氧化石墨烯
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碳化硅复合涂层可以弥补单一氧化石墨烯涂层强度不高、耐磨性差的不足；具有低摩擦系数的石墨烯二维纳米片和具有优异机械性能的碳化硅之间在微纳尺度上进行自组装，避免了软硬质相直接物理共混带来的分散不均和相分离等问题；在喷涂沉积下，氧化石墨烯纳米片在基底上层层堆积，而碳化硅会填充层与层之间的空隙，最终氧化石墨烯纳米片和碳化硅纳米线互锁在一起，在还原作用下形成了致密、坚韧的防护涂层，在自润滑、耐磨损以及防腐蚀的摩擦学性能方面具有极大应用潜力。
附图说明
[0024]图1为氧化石墨烯纳米片(原料)、碳化硅纳米线(原料)、对比例3所述的GO/SiC Nws共混材料和实施例2所述的GO
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SiC Nws复合材料的透射电镜(TEM)图；
[0025]图2为氧化石墨烯、还原氧化石墨烯、对比例2所述的GO
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SiC Nws复合材料和实施例2所述的rGO
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SiC Nws复合材料的红外光谱图；
[0026]图3为对比例1所述rGO涂层，对比例3所述的rGO/10％SiC Nws复合涂层和实施例2所述的rGO
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10％SiC Nws复合涂层的实物图和微观形貌图；
[0027]图4为对比例1所述rGO涂层，对比例2所述的GO
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SiC Nws复合涂层，对比例3所述的rGO/10％SiC Nws复合涂层和实施例2所述rGO
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10％SiC Nws复合涂层的摩擦系数和磨损寿命之间的关系曲线(a)以及实施例1至实施例4所述SiC Nws添加量为5％至40％的rGO
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SiC Nws复合涂层的摩擦系数和磨损寿命柱状图(b)；
[0028]图5为不锈钢基底，对比例1所述rGO涂层，对比例2所述的GO
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SiC Nws复合涂层，对比例3所述的rGO/10％SiC Nws复合涂层和实施例2所述rGO
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SiC Nws复合涂层的Tafel曲线。
具体实施方式
[0029]本专利技术提供了一种耐磨防腐复合涂层的制备方法，包括以下步骤：
[0030]将碳化硅、表面活性剂水溶液和氧化石墨烯悬浮液混合，得到混合悬浮液；
[0031]将基底进行预热后，在所述基底表面喷涂所述混合悬浮液，得到氧化石墨烯/碳化硅涂层；
[0032]将所述氧化石墨烯/碳化硅涂层在还原剂蒸汽中进行还原，得到所述耐磨防腐复合涂层。
[0033]在本专利技术中，若无特殊说明，所有制备原料均为本领域技术人员熟知的市售产品。
[0034]本专利技术将碳化硅、表面活性剂水溶液和氧化石墨烯悬浮液混合，得到混合悬浮液。
[0035]在本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐磨防腐复合涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将碳化硅、表面活性剂水溶液和氧化石墨烯悬浮液混合，得到混合悬浮液；将基底进行预热后，在所述基底表面喷涂所述混合悬浮液，得到氧化石墨烯/碳化硅涂层；将所述氧化石墨烯/碳化硅涂层在还原剂蒸汽中进行还原，得到所述耐磨防腐复合涂层。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述表面活性剂水溶液中的表面活性剂包括聚乙烯醇、聚甲基吡咯烷酮和聚乙二醇中的一种或几种。3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碳化硅为碳化硅纳米线；所述碳化硅纳米线的长度为50～100μm。4.如权利要求1～3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述混合悬浮液中的碳化硅的质量浓度为5～40％；所述混合悬浮液中的表面活性剂的质量浓度为0.125～1.0mg/mL；所述混合悬浮液中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨亚文，余盛方，王金清，马立民，杨生荣，
申请(专利权)人：中国科学院兰州化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：