[发明专利]一种负载银的石墨烯/铜自润滑材料及其制备方法

说明书

本发明提供一种负载银的石墨烯/铜自润滑材料及其制备方法，所述方法将石墨烯纳米片、十二烷基硫酸钠分散在二甲基甲酰胺中，石墨烯纳米片、十二烷基硫酸钠和二甲基甲酰胺的比例为(0.05～0.15)g：(0.05～0.15)g：(30～50)ml，得到分散液；将AgNO₃溶液与分散液分散均匀，得到前驱液，将前驱液在60～90℃下进行水热处理，之后将所得混合体系中的沉淀分离后洗涤、干燥，得到负载银的石墨烯；将负载银的石墨烯与铜粉混合均匀后在700～800℃下于真空热压烧结炉中进行烧结处理，之后随炉冷却，得到负载银的石墨烯/铜自润滑材料。

技术领域

本发明属于铜基自润滑材料制备技术领域，具体为一种负载银的石墨烯/铜自润滑材料及其制备方法。

背景技术

交通工具以及工业生产中都不可避免的使用自润滑材料用来克服机械在运转过程中所产生的摩擦，这是因为机械系统中摩擦的存在会减少零件的使用寿命，会大量的消耗摩擦自润滑材料。因此如何有效的控制、减少工业生产过程中摩擦所带来的危害尤为重要。

铜具有高的导热性和导电性，良好的耐腐蚀性，但硬度低、强度低、摩擦学性能差等缺点限制了其应用，因此需要对其添加改性材料来应对不同的使用环境。铜基自润滑材料广泛使用在高温、低温、高腐蚀、高速、重载的工况下。对于铜及铜合金的自润滑材料，目前已经制备出具有良好力学性能和摩擦性能的铜基复合材料，发展了诸如铁-铜材料、锡-铜材料、镍-铜自润滑材料使用在列车刹车片上；石墨-铜自润滑材料大量使用在高速列车导电弓上，钨-铜基合金使用在高压开关电接触头上。但是随着社会的发展，这些传统的增强材料不能满足人们的需求。铜基自润滑材料的使用条件比较宽泛，但铜基自润滑材料的耐磨性不足，研发强度、导电性与摩擦性能优化统一的铜基自润滑材料是未来需求。

石墨烯具有优异的力学性能和抗磨性能，本征强度高达强度130GPa，独特的二维平面结构使得片层之间的剪切力很小、抗磨系数极低，具有比富勒烯、碳纳米管、石墨等炭质材料更稳定的减摩抗摩性，由此制备的自润滑铜基复合材料不仅结合了铜基的高延展性和优异的导电性、导热性而且还增强了材料的良好自润滑性能。然而，由于石墨烯具有大的比表面积、层间范德华力，容易产生褶皱、团聚现象，引入到金属中会严重恶化材料的使用。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种负载银的石墨烯/铜自润滑材料及其制备方法，以石墨烯、铜粉为基材，使用化学改性方法给石墨烯负载银纳米颗粒而后与铜粉混合、热压烧结获得具有良好导电性与摩擦性能的铜基自润滑材料。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种负载银的石墨烯/铜自润滑材料的制备方法，包括如下步骤：

将石墨烯纳米片、十二烷基硫酸钠分散在二甲基甲酰胺中，石墨烯纳米片、十二烷基硫酸钠和二甲基甲酰胺的比例为(0.05～0.15)g：(0.05～0.15)g：(30～50)ml，得到分散液；

将AgNO₃溶液与分散液分散均匀，AgNO₃与分散液中石墨烯纳米片的比例为(8～60)mmol：(0.05～0.15)g，得到前驱液，将前驱液在60～90℃下进行水热处理，之后将所得混合体系中的沉淀分离后洗涤、干燥，得到负载银的石墨烯；

将负载银的石墨烯与铜粉混合均匀后在700～800℃下于真空热压烧结炉中进行烧结处理，之后随炉冷却，得到负载银的石墨烯/铜自润滑材料。

优选的，所述的石墨烯纳米片为5～15层。

优选的，所述的石墨烯纳米片、十二烷基硫酸钠在二甲基甲酰胺中超声分散100～140min。

优选的，所述的AgNO₃溶液与分散液超声分散2～3h。

优选的，前驱液在所述温度下水热处理0.5～2h。