CN104334919A - 用于涂敷石墨烯涂层的方法和具有这种涂层的基材 - Google Patents

Abstract

一种用于向包含铁或铝的基材涂敷石墨烯涂层的方法，所述方法包括：在基材的表面上设置金属层；和将所述金属层与碳原子源接触，以在金属层上设置石墨烯涂层。还描述了一种具有在基材表面上的金属层和在所述金属层上沉积的石墨烯涂层的含铁或含铝基材，例如一种链条的部件。

Description

用于涂敷石墨烯涂层的方法和具有这种涂层的基材

本发明涉及向包含铁或铝的基材涂敷石墨烯涂层的方法和具有石墨烯涂层的这种基材。还描述了具有这种涂层的特别的基材，如链条的部件。

当今，最普遍使用的金属中的两种是铝和铁以及它们的多种合金。铝是地球上第三丰富的元素。它格外低的密度使得它有广阔范围的多种用途，如其中结构部件的重量至关重要的航天工业。至于铁，它最普通的合金之一是钢。尽管钢的生产严重地依赖于煤，但全球用量从2000年至2010年仍增加了69％，这主要是由在此期间在中国的用量增加了400％所推动。因此，横跨广阔范围的技术领域如航天、汽车和制药工业，用于提高含铝和含铁基材的耐磨性和耐腐蚀性的方法具有相当大的商业重要性。另一个这样的领域是动力传送部。尽管广阔范围的耐磨和耐腐蚀涂层已经可以用于链条的部件、链轮齿和结合部件，但仍存在开发展现提高性能的涂层的持续动力。

石墨烯具有广阔范围的独特性质，这引起了大量寻找利用那些性质的实际用途的研究。石墨烯不仅是目前已知的最薄的材料，它也是最强和最不可渗透的材料。它展现所有材料中最高的热导率并且是非常高效的电导体。由于它的独特电学性质，到目前为止在电子、光电和光子学等高科技领域中已有大量研究。对于在其他领域利用石墨烯的独一无二的一系列性质存在着浓厚的兴趣，所述领域其中之一是涂层领域，其中材料的格外低的厚度、高的不可渗透性和自润滑性质可能提供巨大的益处。不幸的是，于在各种基材特别是金属基材如包含铝或铁的那些上生长或沉积石墨烯层方面的困难阻碍了石墨烯系涂层的开发。

本发明的目的是致力于解决目前与石墨烯涂层开发有关的问题。

根据本发明的第一方面，提供了一种向包含铁或铝的基材涂敷石墨烯涂层的方法，所述方法包括：

a.在所述基材的表面上设置金属层；和

b.将所述金属层与碳原子源接触，以在所述金属层上设置石墨烯涂层。

通过使用上文给出的方法，现在可以在含有铝或铁的基材上设置石墨烯涂层。

本发明的第二方面提供了包含铁或铝的基材，在所述基材的表面上具有金属层，并且在所述金属层上设置石墨烯涂层。

本发明的第三方面提供了一种链条，所述链条包含多个链条链节部件和多个将所述链节部件互连的销轴，所述链条链节部件中的至少一个的表面和/或所述销轴中的至少一个的表面设置有石墨烯涂层。

本发明的第四方面提供了一种链条，所述链条包含多个链条链节部件、多个将所述链节部件互连的销轴、和被支撑在所述销轴的一个或多个上的套筒(bush)和/或滚筒(roller)，所述套筒和/或滚筒的表面设置有石墨烯涂层。

关于本发明的第三和第四方面，优选的是，在设置在链条的一个或多个相关部件，即链条链节部件、销轴、套筒和/或滚筒的表面上的金属层上，设置石墨烯涂层。其上涂敷有石墨烯涂层的一个或多个链条部件的所述(或每个)表面优选为磨损面，即，在链条的使用过程中易于磨损的表面。还优选的是，一个或多个链条部件的所述(或每个)表面是在链条的使用过程中易受腐蚀的表面，其是在其上未涂敷石墨烯涂层的类似的链条的使用过程中将预期展现腐蚀迹象的表面。此外，优选的是，一个或多个链条部件的所述(或每个)表面是在使用过程中需要润滑的接触面，即在链条的使用过程中接触另一个部件的、并且因此通常设置有一些形式的润滑的表面。

设置金属层，以使得石墨烯涂层能够设置在下面的含铁或含铝基材上。

金属层可以含有闭合D壳层过渡金属，或这样的金属的合金。

可以包括在金属层内的合适的元素包括钴、铁、铜、镍、银或金。特别优选的金属层是铜金属。

也可以包含一种或多种附加的元素，如钛或锡。在一个实施方案中，金属层可以在金属层的不同亚层中包含多种元素，如铜和钛。作为实例，可以在基材表面上设置一层钛，随后在钛层上设置一层铜。下面的例如钛层可以使上面的例如铜层稳定化。以这种方式，与如果在基材上没有设置下方层时可能使用的上方金属层相比，可能可以使用上方金属层的更薄的层。在另一个实施方案中，两种以上元素可以合金化在一起，在此情况下，它们会居于同一金属层中。合金可以选择为具有在实现石墨烯层生长的温度之下不多于约100℃的熔点，更优选用于设置石墨烯层的温度之下不多于约50℃的熔点，并且最优选其之下不多于约30℃的熔点。示例性的基于合金的金属层包括铜-锡合金。当在钢基材如钢链条销轴上生长石墨烯层时，特别适合使用这样的合金。在此实例中，合适的合金可以包含铜中约5至15原子％(原子百分比)的锡，或更优选铜中约10原子％的锡。

金属层可以是改善石墨烯涂层与基材的结合的金属粘合层。

金属层可以是阻挡层。金属层可以通过阻碍或防止从碳源至铁或铝基基材下面的材料的碳扩散起到阻挡层的作用。金属层可以催化石墨烯层的生长，并且可以因此被认为是催化生长层。虽然发明人不希望现定于任何特别的理论，特别是因为用于生长石墨烯层的催化方法尚未在本技术领域完全地表征的情况下，目前据信金属层可以促进用于必要的sp²碳键的形成的催化途径，和/或贡献或提供表面移动性以辅助石墨烯层的生长。合适的阻挡层和/或催化生长层可以包含对碳展现低亲和性的或者展现低碳溶解度的化合物、元素或合金，如铜、银或金、或铜-锡合金。

金属侧可以结合对碳显示高亲和性的化合物或元素，如钴、铁或镍。在这样的情况下，可以通过用来自碳源的碳将金属层过饱和，随后迅速冷却所涂布的基材以使得石墨烯在金属层的表面上析出，从而设置石墨烯涂层。

在基材的表面上设置的金属层可以具有任何适宜的厚度，只要它可以耐受涂敷石墨烯涂层所需的后续加工条件即可。优选的是，金属层具有在10nm至25微米范围内的厚度。该范围对于铜金属层是特别优选的。在后续加工步骤的过程中，可以对比25微米更厚的层进行升华，而比10nm更薄的层可能缺少足够的完整性以使得石墨烯涂层能够生长在金属层的表面上。如果金属层是任何更薄的层，则存在着以下风险：当生长石墨烯层时从碳源涂敷的任何碳可能简单地碳化，导致不令人满意的石墨烯涂层。可以通过任何适当的方法将金属层设置在基材的表面上。可以使用机械沉积法，如球磨。备选地，可以使用电沉积法。可以使用溅射，尤其是当需要高度精确性以在基材较小的区域上沉积金属层时，同时可以使用电镀，尤其是当需要较小的精确性时或者当要涂布基材表面的较大区域时。一种可以涂布基材的特定区域同时保持其他区域未涂布的方式是，设置掩模，以保护掩模下面的基材区域免于设置金属材料层。

一旦已将金属层设置在基材表面上，则可以对其进行热处理，以将其准备用于石墨烯涂层的生长。一种这样的过程是热处理过程如退火，以修整金属层的材料，使得它具有为在其上设置石墨烯涂层的适当的晶粒结构。更粗的晶粒尺寸可能比更细的晶粒尺寸更好，因为这提供了适当量的势能，以支持石墨烯沉积过程。用于将金属层退火的特殊的温度将取决于金属层由何种材料形成和基材的特性两者。优选的是选择对金属层进行充分热处理以产生正确的晶粒尺寸的条件，但是也优选确保基材不经历可能对它的物理和/或机械性质有害的条件。优选的是，在800至1000℃的范围内的温度将金属层退火，更优选950至1000℃，在每个范围内，较高的温度是最优选的。这些温度特别适合于带有任何金属层的铁基基材，而它们对在钢基材上使用铜或镍层时是尤其合适的。备选的金属层优选退火温度范围是350至450℃，更优选350至400℃。当将铝基基材上的金属层退火时，这些较低的温度范围是优选的。

在具有金属层的基材在与碳原子源接触以设置石墨烯涂层之前，优选将其设置在反应容器中，如蛤式炉(clam furnace)或类似物中。以这种方式，可以在受控的环境中，实现石墨烯涂层沉积过程。优选的是，在将金属层与碳原子源接触之前，将反应容器用氧吹扫。可以使用任何合适的条件进行吹扫。它可以通过使气体如氢或氮流动通过反应室持续多至一小时完成。可以使用不同的气体或更短的时间期间，如一分钟以下。

优选地，将金属层与碳原子源在合适于开始石墨烯涂层在金属层表面上的生长同时不有害地影响金属层或下面的基材的结构的温度接触。优选的温度范围为850至1050℃，更优选的范围为850至950℃，每个范围内朝向上端的温度是最优选的。这些温度范围对于铁基基材是优选的。备选的优选温度为400至600℃，更优选400至500℃。这些较低的温度范围对于铝基基材是优选的。金属层可以在任意合适的时间期间内与碳原子源接触，以确保在金属层上产生令人满意的石墨烯涂层。合适的时间期间可以是1秒至60分钟，更优选1至30分钟。在所述范围内朝向底端的时间期间是最优选的。优选地，该时间期间足以确保石墨烯层包含至少一层石墨烯，或多层石墨烯。在一些应用中，提供仅一层石墨烯作为涂层可能是优选的，但是在其他应用中，提供结合有两层、三层或更多层单层石墨烯的石墨烯涂层可能是适宜的。将金属层与碳原子源接触优选在惰性气氛例如包含氮或氩的气氛中实现。将金属层与碳原子源接触优选在大气压下实现。虽然当合适时可以使用高于或低于大气压的压力，但在大气压下实现石墨烯涂层的生长在商业上是适宜的。金属层与碳原子源的接触可以在适合于用碳将金属层过饱和的条件下实现。当金属层包含对于碳显示较高亲和性的材料如钴、镍或铁时，该方法是优选的。

优选的是，碳原子源是烃气体。可以使用任何合适的烃气体，优选的气体是甲烷、乙炔和丙烯。优选通过使用载体气体如氩或氮，使得碳原子源与金属层接触。

在沉积了石墨烯涂层之后，可以检查基材，以确定在前的工艺步骤是否以任何会使基材精整(rectification)处理成为必要的方式影响了基材。这样的处理可以包括将带有石墨烯涂层的基材加热至例如该基材的推荐的正火曲线(normalising profile)上方约50至100℃的温度。如果需要，可以在用于制备最终的石墨烯涂布的部件的方法过程中的任何合适的时间进行基材精整处理。常规的时间是在石墨烯涂层已经沉积之后但在任何后续步骤进行之前。

在基材设置有石墨烯涂层之后，优选随后将基材冷却至足够低的温度，以确保石墨烯涂层没有“烧掉”。合适的温度为约450℃以下，优选为约400℃以下。优选的是，带有石墨烯涂层的基材不暴露至空气或任何其他氧源，直至它的温度已经降至上述温度。当金属层包含对碳显示低亲和性的材料如铜或铜-锡合金时，此过程是特别优选的。可以足够迅速地实现冷却，以促进石墨烯在金属层上的沉淀。当金属层包含对碳显示较高亲和性的材料如钴、镍或铁时，该方法是优选的。

在某些应用中，适宜的是可以对冷却的带有石墨烯涂层的基材进行一个或多个进一步的工艺步骤。例如，在设计为增强基材的物理和/或机械性能的条件下，对冷却的基材进行进一步的热处理过程可以是适宜的。

在将基材冷却之后，可以对其进行测试，以确保已经涂敷了令人满意的石墨烯涂层。一种合适的方法是拉曼光谱法。如果测定了石墨烯涂层不满足所需的规格，可以将基材重新加热并与额外量的碳原子源接触。备选地，在对基材重新加工以提供令人满意的金属层和石墨烯涂层之前，可以除去不令人满意的石墨烯涂层或金属层中的一层或多层。

基材可以包含任意适宜的含铁或铁基材料。例如，基材可以是或可以包含铸铁或钢。可以使用上述程序涂布任何适宜的钢基材。优选的基材包括1.4122钢、18CrNiMo7-6钢、19MnB4钢、GS铸钢或En24钢。

基材可以是需要增强的耐磨性、耐腐蚀性和/或润滑的系统的任何部件，如活塞、活塞环或凸轮。作为进一步的实例，基材可以是动力传动机械的部件，如齿轮、连接器、轴承或链轮齿，或者它可以是链条的部件，如链条链节部件、链销轴、套筒或滚筒。

本发明的第二方面提供了具有金属层和设置在该金属层上的石墨烯涂层的含铁或含铝基材。根据本发明的第一方面的方法特别适合于制备根据本发明的第二方面的涂布的基材。为了避免疑问，上文所述的本发明的第一方面的任何特征在合适的情况下也可以适用于根据本发明的第二方面的涂布的基材。

本发明的第三方面提供了一种链条，其中一个或多个链条链节和/或销轴设置有石墨烯涂层，而本发明的第四方面提供了一种链条，其中套筒和/或滚筒设置有石墨烯涂层。再一次地，根据本发明的第一方面的方法特别适合用于提供这些具有石墨烯涂层的链条的零件。因此，根据本发明的第一方面的方法的任何一个或多个优选特征在合适的情况下可以用于根据本发明的第三或第四方面的链条。优选的是，在一个或多个链条部件上设置的石墨烯涂层设置在金属层上，所述金属层设置在一个或多个链条零件的合适的表面上，以成为石墨烯涂层的底层。所述覆盖有石墨烯的一个表面或多个表面优选为磨损面、在链条的使用过程中易受腐蚀的表面和/或在链条的使用过程中通常需要润滑的表面。链条可以是任何类型的。例如，链条可以是如在以下具体实施方案中所述的滚筒套筒链条，或者它可以是例如板式链、多板销轴链(Galle chain)、倒齿链或传送链。

现在将参考附图，仅通过实例的方式，描述本发明的具体实施方案，在附图中：

图1是根据本发明的优选实施方案的滚筒链条的部分侧视图；

图2是图1的链条的平面图；

图3是通过图1的链条的销轴、套筒和滚筒的截面；

图4是说明根据本发明的实施方案在基材上设置石墨烯涂层的步骤的流程图；并且

图5是使用根据本发明的实施方案的方法涂敷在基材上的石墨烯涂层的拉曼光谱。

参照附图的图1至3，根据本发明的优选实施方案的滚筒链条包含内链节板10的多个相对的对，其沿着链条排列，以与外链节板11的相对的对交替。各内链节板10具有一般长度L、厚度T和高度H，以及两个以节距P分开的间隔的孔13。外链节板11是类似构造的，但是具有稍小的高度和长度。正如公知的，所有链节板10、11典型地通过从钢板冲裁形成，并且在各端具有圆形的外廓线，并限定具有减小的高度h的中央收缩部12。内链节板孔13以固定关系(例如压入配合连接)接纳平行的圆柱形套筒14，以将相对的内链节板10连接在一起。圆柱形滚筒15可旋转地设置在每个套筒14上。在链条的每个侧面上，相邻的内链节板10的对通过穿过在每个板中对准的孔13并穿过套筒14的横向销轴16与重叠的外链节板11连接。

这些销轴16与外链节板11是过盈配合，使得它们彼此相对固定，但是自由地在套筒中旋转，使得内链节板10相对于外链节板11自由链接。

滚筒链条的基本构造基本上是常规的，然而，如图3所示，每个销轴16的外圆周表面17使用根据本发明的第一方面的方法设置了石墨烯涂层18。在销轴16的表面17和石墨烯涂层18之间存在铜层，然而，为了清楚的目的从图3中省略了它。石墨烯涂层18提供了许多益处。它起到耐磨和耐腐蚀涂层的作用，并且还在各销轴16的外圆周表面17与每个相应套筒14的内圆周表面19之间提供润滑。

用于向每个销轴的表面17涂敷石墨烯涂层18的方法的基本步骤示于图4中。

第一步骤是提供要设置石墨烯涂层的基材。这可以是铁基或铝基基材，如由不锈钢制成的滚筒套筒链条的销轴。随后，在其上最终要设置石墨烯涂层的销轴的表面上，沉积铜金属层。可以使用任何合适的技术涂敷铜层，但是电沉积法是优选的。在本实施方案中，在钢销轴上设置铜层，以具有在12至25微米范围内的厚度。随后，通过在大气压下加热至950至1000℃一段合适的时间期间将铜层退火。

随后，将带有铜层的钢销轴置于蛤式反应室中。随后将反应室用氢吹扫约30分钟。随后，在反应室内将具有铜层的基材加热至950至1020℃的温度，并与甲烷接触约30分钟。使用氩或氮载气将甲烷导入反应室中。甲烷起到作为随后沉积在金属层上的碳原子的源的作用，使得在覆盖有铜层的钢销轴的区域上形成石墨烯涂层。铜层与碳原子源的接触在大气压力下实现。

随后，将反应室冷却，以将现在带有石墨烯涂层的基材的温度降低至约400℃以下的温度。在此阶段，涂布的销轴可以随后暴露至氧，或者从反应室中移除用于测试。

如果金属层包含对碳具有较高亲和性的化合物、合金或元素，如碳、镍或铁，可以优选的是在碳源接触阶段的过程中将金属层用碳过饱和，并随后迅速冷却涂布的基材以促使石墨烯在金属层表面上的沉淀。

使用拉曼光谱法表征石墨烯涂层。使用上述方法涂敷在基材上的涂层的示例性光谱示于图5中，其证实了涂层中石墨烯的存在。如果涂层不满足所需的规格，则可以重复一个或多个上述涂层步骤。此外，可以检查基材，以确定它是否在加工过程中在结构或性质上经历了任何不想要的变化。如果是这样的话，可以对基材进行基材精整处理。这样的处理包括将基材加热至对于该具体基材推荐的正火曲线上方约50至100℃的温度。

任选地，可以在组装为最终的链条之前，对石墨烯涂布的销轴进行另外的加工。例如，可以使石墨烯涂布的销轴经受一个或多个热处理循环，以增强销轴中钢的机械和/或物理性质。

以上参照图4描述的实施方案是仅作为实例描述的。将要理解，过程条件将适合于在任何类型的铝或钢基材上设置石墨烯涂层。在涉及铝基材时，这应当也被解释为包括包括铝或铝合金的基材。上述过程条件不依赖于待涂敷石墨烯涂层的基材的尺寸、形状和预期用途。然而，上述条件对于在钢制的链条、链轮齿等部件上设置石墨烯涂层是特别合适的。

Claims (55)

1.一种用于向包含铁或铝的基材涂敷石墨烯涂层的方法，所述方法包括：

a.在所述基材的表面上设置金属层；和

b.将所述金属层与碳原子源接触，以在所述金属层上设置石墨烯涂层。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述金属层包含闭合D壳层过渡金属。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述金属层包含对碳显示低亲和性的元素。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述金属层包含对碳显示高亲和性的元素。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述金属层包含钴、铁、铜、锡、镍、银或金。

6.根据在前权利要求中的任一项所述的方法，其中所述金属层包含两种以上元素。

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述两种以上元素中的至少两种以合金形式结合。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述合金包含铜和锡。

9.根据权利要求8所述的方法，其中所述合金包含铜中约10原子％的锡。

10.根据权利要求7、8或9所述的方法，其中所述合金展现为实现所述石墨烯层生长的温度之下不多于约100℃的熔点。

11.根据权利要求6所述的方法，其中所述两种以上元素中的至少两种设置在所述金属层中的分开的层中。

12.根据在前权利要求中的任一项所述的方法，其中所述金属层是粘合层、阻挡层或催化生长层。

13.根据在前权利要求中的任一项所述的方法，其中所述金属层具有在10nm至25μm的范围内的厚度。

14.根据在前权利要求中的任一项所述的方法，其中通过机械沉积法或电沉积将所述金属层设置在所述基材的表面上。

15.根据权利要求1至13中的任一项所述的方法，其中通过电镀或溅射沉积所述金属层。

16.根据在前权利要求中的任一项所述的方法，其中所述基材的表面的一个或多个区域设置有掩模，以保护所述一个或多个区域免于设置金属层。

17.根据在前权利要求中的任一项所述的方法，其中对其上设置有所述金属层的所述基材在由所述碳原子源接触之前进行热处理。

18.根据权利要求17所述的方法，其中所述热处理包括退火。

19.根据权利要求18所述的方法，其中在适合于将所述金属层的材料退火的条件下实现所述热处理。

20.根据权利要求18或19所述的方法，其中在800至1000℃的范围内的温度实现所述退火。

21.根据权利要求18或19所述的方法，其中在950至1000℃的范围内的温度实现所述退火。

22.根据权利要求18或19所述的方法，其中在350至450℃的范围内的温度实现所述退火。

23.根据在前权利要求中的任一项所述的方法，其中将其上设置有所述金属层的所述基材在由所述碳原子源接触之前设置在反应容器中。

24.根据权利要求23所述的方法，其中所述反应容器是蛤式炉或类似物。

25.根据权利要求23或24所述的方法，其中在将所述金属层与所述碳原子源接触之前，将所述反应容器用氧吹扫。

26.根据权利要求25所述的方法，其中将所述反应容器用氢或氮吹扫。

27.根据权利要求25或26所述的方法，其中将所述反应容器吹扫30至60分钟。

28.根据在前权利要求中的任一项所述的方法，其中所述金属层与所述碳原子源的接触在850至1050℃的温度实现。

29.根据权利要求1至27中的任一项所述的方法，其中所述金属层与所述碳原子源的接触在850至950℃的温度实现。

30.根据权利要求1至27中的任一项所述的方法，其中所述金属层与所述碳原子源的接触在400至600℃的温度实现。

31.根据在前权利要求中的任一项所述的方法，其中所述金属层与所述碳原子源的接触在足以提供包含至少一层石墨烯的石墨烯涂层的时间期间内实现。

32.根据权利要求1至30中的任一项所述的方法，其中所述金属层与所述碳原子源的接触在足以提供包含多层石墨烯的石墨烯涂层的时间期间内实现。

33.根据在前权利要求中的任一项所述的方法，其中所述金属层与所述碳原子源的接触在1秒至60分钟的时间期间内实现。

34.根据权利要求1至32中的任一项所述的方法，其中所述金属层与所述碳原子源的接触在1至30分钟的时间期间内实现。

35.根据在前权利要求中的任一项所述的方法，其中所述金属层与所述碳原子源的接触在惰性气氛中实现。

36.根据权利要求35所述的方法，其中所述惰性气氛包含氮或氩。

37.根据在前权利要求中的任一项所述的方法，其中所述金属层与所述碳原子源的接触在大气压下实现。

38.根据在前权利要求中的任一项所述的方法，其中所述金属层与所述碳原子源的接触在适合于用碳将所述金属层过饱和的条件下实现。

39.根据在前权利要求中的任一项所述的方法，其中所述碳原子源是烃气体。

40.根据权利要求1至38中的任一项所述的方法，其中所述碳原子源是甲烷、乙炔或丙烯。

41.根据在前权利要求中的任一项所述的方法，其中在所述基材已经设置有所述石墨烯涂层之后，将所述基材冷却至低于450℃的温度。

42.根据权利要求1至40中的任一项所述的方法，其中在所述基材已经设置有所述石墨烯涂层之后，将所述基材冷却至低于400℃的温度。

43.根据权利要求41或42所述方法，其中所述冷却足够迅速地实现，以促进石墨烯在所述金属层上的沉淀。

44.根据在前权利要求中的任一项所述的方法，其中在合适的条件下对具有所述石墨烯涂层的所述基材进行基材精整处理。

45.根据权利要求44所述的方法，其中所述基材精整处理包括将所述基材加热至在对于所述基材推荐的正火曲线上方约50至100℃的温度。

46.根据在前权利要求中的任一项所述的方法，其中在适当的条件下对具有所述石墨烯涂层的所述基材进行进一步的热处理过程，以增强所述基材的物理和/或机械性质。

47.根据在前权利要求中的任一项所述的方法，其中所述基材包含铸铁或钢。

48.根据权利要求47所述的方法，其中所述钢选自由以下各项组成的组：1.4122钢、18CrNiMo7-6钢、19MnB4钢、GS铸钢或En24钢。

49.一种包含铁或铝的基材，所述包含铁或铝的基材具有在所述基材表面上的金属层和设置在所述金属层上的石墨烯涂层。

50.一种链条，所述链条包含多个链条链节部件和多个将所述链节部件互连的销轴，所述链条链节部件中的至少一个的表面和/或所述销轴中的至少一个的表面设置有石墨烯涂层。

51.一种链条，所述链条包含多个链条链节部件、多个将所述链节部件互连的销轴、和支撑在所述销轴的一个或多个上的套筒和/或滚筒，所述套筒和/或滚筒的表面设置有石墨烯涂层。

52.根据权利要求50或51所述的链条，其中在设置在所述表面或每个表面上的金属层上，设置所述石墨烯涂层。

53.根据权利要求50、51或52所述的链条，其中所述表面或每个表面是磨损面。

54.根据权利要求50至53中的任一项所述的链条，其中所述表面或每个表面在所述链条的使用过程中易被腐蚀。

55.根据权利要求50至54中的任一项所述的链条，其中所述表面或每个表面是在所述链条的使用过程中需要润滑的接触面。