[发明专利]石墨复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于复合材料领域，尤其涉及一种石墨复合材料及其制备方法。

背景技术

石墨是碳质元素结晶矿物，它的结晶格架为六边形层状结构。石墨由于其特殊结构，而具有如下特殊性质：

（1）耐高温性：石墨的熔点为3850±50℃，沸点为4250℃，即使经超高温电弧灼烧，重量的损失很小，热膨胀系数也很小。石墨强度随温度提高而加强，在2000℃时，石墨强度提高一倍。

（2）导电、导热性：石墨的导电性比一般非金属矿高一百倍。导热性超过钢、铁、铅等金属材料。导热系数随温度升高而降低，甚至在极高的温度下，石墨成绝热体。石墨能够导电是因为石墨中每个碳原子与其他碳原子只形成3个共价键,每个碳原子仍然保留1个自由电子来传输电荷。

（3）润滑性：石墨的润滑性能取决于石墨鳞片的大小，鳞片越大，摩擦系数越小，润滑性能越好。

（4）化学稳定性：石墨在常温下有良好的化学稳定性，能耐酸、耐碱和耐有机溶剂的腐蚀。

（5）可塑性：石墨的韧性好，可碾成很薄的薄片。

（6）抗热震性：石墨在常温下使用时能经受住温度的剧烈变化而不致破坏，温度突变时，石墨的体积变化不大，不会产生裂纹。

由于以上性质，石墨常常添加在复合材料中作为其中的成分之一，但是石墨质软，现有技术的石墨复合材料容易磨损，使用寿命不长。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种石墨复合材料及其制备方法，复合材料的耐摩擦性能优异，硬度大。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

石墨复合材料，含有以下质量百分含量的组分：氧化铁红1~2%、碳酸钙3~4%、钴粉1~2%、氧化铪5~6%、碳酸铈10~12%、镍粉4~8%、硫化锌5~10%、二氧化铅5~10%、铜粉10~15%、其余为石墨粉。

作为对本发明的进一步改进，石墨复合材料，含有以下质量百分含量的组分：氧化铁红1.5%、碳酸钙3.5%、钴粉1.5%、氧化铪5.5%、碳酸铈11%、镍粉5%、硫化锌7%、二氧化铅7%、铜粉12%、其余为石墨粉。

作为对本发明的进一步改进，石墨粉的粒度为100~200μm。

作为对本发明的进一步改进，镍粉的粒度为50~100μm。

上述石墨复合材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将氧化铁红、碳酸钙、钴粉、氧化铪、碳酸铈、镍粉、硫化锌、二氧化铅、铜粉、石墨粉混匀，放入真空干燥箱中烘干；

（2）在500～700MPa的压力下压制成型；

（3）烧结炉中烧结，烧结温度为400～1000℃，烧结压力为2～3MPa，保温时间为30～40min；

（4）降温冷却至15～25℃。

技术效果

本发明二氧化铅的加入可以明显提高复合材料的硬度，使复合材料的布氏硬度为92.5～93.6；本发明复合材料的摩擦系数为0.39～0.42，说明本发明具有良好的耐摩擦性能。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步详细介绍，但不局限于此。

实施例1

石墨复合材料，含有以下质量百分含量的组分：氧化铁红1.5%、碳酸钙3.5%、钴粉1.5%、氧化铪5.5%、碳酸铈11%、镍粉5%、硫化锌7%、二氧化铅7%、铜粉12%、其余为石墨粉。

石墨粉的粒度为150μm。

镍粉的粒度为80μm。

上述石墨复合材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将氧化铁红、碳酸钙、钴粉、氧化铪、碳酸铈、镍粉、硫化锌、二氧化铅、铜粉、石墨粉混匀，放入真空干燥箱中烘干；

（2）在600MPa的压力下压制成型；

（3）烧结炉中烧结，烧结温度为800℃，烧结压力为2.5MPa，保温时间为35min；

（4）降温冷却至20℃。

实施例2

石墨复合材料，含有以下质量百分含量的组分：氧化铁红1%、碳酸钙3%、钴粉1%、氧化铪5%、碳酸铈10%、镍粉4%、硫化锌5%、二氧化铅5%、铜粉10%、其余为石墨粉。

石墨粉的粒度为100μm。

镍粉的粒度为50μm。

上述石墨复合材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将氧化铁红、碳酸钙、钴粉、氧化铪、碳酸铈、镍粉、硫化锌、二氧化铅、铜粉、石墨粉混匀，放入真空干燥箱中烘干；

（2）在500MPa的压力下压制成型；