CN110450340A - 一种纳米石墨烯/铝合金基自润滑复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种纳米石墨烯/铝合金基自润滑复合材料及其制备方法，所述的纳米石墨烯/铝合金基自润滑复合材料由铝合金基体、纳米工作层组成；所述纳米工作层材料的各成分质量百分含量为：纳米石墨烯30～40％，聚酰胺20～40％，二硫化钼10～20％，氯化钠10～20％，铜粉5～10％，所述的铝合金基体经过纳米处理。本发明的一种纳米石墨烯/铝合金基自润滑复合材料及其制备方法，克服了普通铝合金基复合材料摩擦磨损性能差、结合强度差、使用寿命短等缺点，具有高结合强度、好的摩擦磨损性能、长的使用寿命、简化的生产工艺、低的成本等优点。

Description

一种纳米石墨烯/铝合金基自润滑复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及摩擦磨损领域，具体而言，尤其涉及到一种纳米石墨烯/铝合金基自润滑复合材料及其制备方法。

背景技术

进入21世纪以来，随着现代科学技术的飞速发展，机械制造业正朝着新型、环保、高效、节能、功能复合一体化目标，生产出顺应时代潮流的现代科技产品。铝合金基复合材料不但具有传统金属材料的高强度，还具有抗冲击、质量轻、自润滑、耐磨损等增强材料的各项优点，因此已成为制造领域的理想材料。但是当前存在铝合金基复合材料摩擦磨损性能差、结合强度差、使用寿命短等缺点，所以急需一种更有效的技术，该技术需要有高结合强度、好的摩擦磨损性能、长的使用寿命、简化的生产工艺、低的成本。

发明内容

本发明的第一个目的是克服上述现有技术的问题，提供一种一种纳米石墨烯/铝合金基自润滑复合材料。

本发明的第二个目的是提供该纳米石墨烯/铝合金基自润滑复合材料的制备方法。

为了实现上述目的，本发明是通过如下技术方案实现的：

本发明的技术方案是：一种纳米石墨烯/铝合金基自润滑复合材料及其制备方法，所述的纳米石墨烯/铝合金基自润滑复合材料由铝合金基体、纳米工作层组成；所述纳米工作层材料的各成分质量百分含量为：纳米石墨烯30～40％，聚酰胺20～40％，二硫化钼10～20％，氯化钠10～20％，铜粉5～10％，所述的铝合金基体经过纳米处理。

所述纳米石墨烯/铝合金基自润滑复合材料的制备方法如下：

1)首先对铝合金基体进行超声波清洗，时间为30～60min，以去除铝合金基体表面的灰尘、油污和氧化物,对铝合金基体内表面进行纳米高能喷丸处理，喷丸直径为1mm，喷丸速度为30m/s，喷丸时间为20～30min，以去除铝合金基体表面的油污、灰尘以及氧化物，纳米高能喷丸结束对铝合金基体进行水洗，水洗结束对铝合金基体进行烘干；

2)按质量百分含量的配比纳米工作层材料的各成分含量为：纳米石墨烯30～40％，聚酰胺20～40％，二硫化钼10～20％，氯化钠10～20％，铜粉5～10％，将工作层材料混合均匀，将配比好的纳米工作层材料放入真空烘干机中烘干，烘干机的温度设置为70℃，时间为1小时；

3)将铝合金基体放入注塑机模具型腔中，并将配比好的纳米工作层材料混合料填充至注塑机料斗中，注塑机参数设定为：铝合金基体预热温度为80～100℃，注塑压力设定为90～100Mpa，注塑保压压力设定为40～60Mpa，保压时间为50～70min，在注塑机上螺杆的推动下，使纳米工作层混合料受到一定的注射压力,并填充到装有铝合金基体的模具型腔内，最后在保压条件下冷却使模具温度将到90℃左右脱模。

本发明具有以下有益效果:

本发明的一种纳米石墨烯/铝合金基自润滑复合材料及其制备方法，克服了普通铝合金基复合材料摩擦磨损性能差、结合强度差、使用寿命短等缺点，具有高结合强度、好的摩擦磨损性能、长的使用寿命、简化的生产工艺、低的成本等优点。

具体实施方式

为了更清楚的说明本发明的技术方案，以下通过2个实施例再具体说明本发明：

实施例1:

1)首先对铝合金基体进行超声波清洗，时间为30min，以去除铝合金基体表面的灰尘、油污和氧化物,对铝合金基体内表面进行纳米高能喷丸处理，喷丸直径为1mm，喷丸速度为30m/s，喷丸时间为20min，以去除铝合金基体表面的油污、灰尘以及氧化物，纳米高能喷丸结束对铝合金基体进行水洗，水洗结束对铝合金基体进行烘干；

2)按质量百分含量的配比纳米工作层材料的各成分含量为：纳米石墨烯30％，聚酰胺20％，二硫化钼20％，氯化钠20％，铜粉10％，将工作层材料混合均匀，将配比好的纳米工作层材料放入真空烘干机中烘干，烘干机的温度设置为70℃，时间为1小时；

3)将铝合金基体放入注塑机模具型腔中，并将配比好的纳米工作层材料混合料填充至注塑机料斗中，注塑机参数设定为：铝合金基体预热温度为80℃，注塑压力设定为90Mpa，注塑保压压力设定为40Mpa，保压时间为50min，在注塑机上螺杆的推动下，使纳米工作层混合料受到一定的注射压力,并填充到装有铝合金基体的模具型腔内，最后在保压条件下冷却使模具温度将到90℃左右脱模。

实施例2:

1)首先对铝合金基体进行超声波清洗，时间为60min，以去除铝合金基体表面的灰尘、油污和氧化物,对铝合金基体内表面进行纳米高能喷丸处理，喷丸直径为1mm，喷丸速度为30m/s，喷丸时间为30min，以去除铝合金基体表面的油污、灰尘以及氧化物，纳米高能喷丸结束对铝合金基体进行水洗，水洗结束对铝合金基体进行烘干；

2)按质量百分含量的配比纳米工作层材料的各成分含量为：纳米石墨烯40％，聚酰胺20％，二硫化钼20％，氯化钠15％，铜粉5％，将工作层材料混合均匀，将配比好的纳米工作层材料放入真空烘干机中烘干，烘干机的温度设置为70℃，时间为1小时；

3)将铝合金基体放入注塑机模具型腔中，并将配比好的纳米工作层材料混合料填充至注塑机料斗中，注塑机参数设定为：铝合金基体预热温度为100℃，注塑压力设定为100Mpa，注塑保压压力设定为60Mpa，保压时间为70min，在注塑机上螺杆的推动下，使纳米工作层混合料受到一定的注射压力,并填充到装有铝合金基体的模具型腔内，最后在保压条件下冷却使模具温度将到90℃左右脱模。

将样品1到样品2与市售产品进行结合强度、摩擦磨损性能、平均使用寿命对比实验，对比数据如下。

样品值/市售值	样品1	样品2
			结合强度	2.61倍	3.37倍
摩擦性能	1.82倍	2.63倍
			耐磨损性能	1.32倍	1.76倍
平均使用寿命	8.63倍	11.98倍

从数据可知，采用本发明的纳米石墨烯/铝合金基自润滑复合材料与目前市售产品相比，结合强度、摩擦磨损性能、平均使用寿命大大提高。同时，本发明的制备方法简单易行，成本低廉，适合大规模生产与应用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种纳米石墨烯/铝合金基自润滑复合材料及其制备方法，其特征在于，所述的纳米石墨烯/铝合金基自润滑复合材料由铝合金基体、纳米工作层组成；所述纳米工作层材料的各成分质量百分含量为：纳米石墨烯30～40％，聚酰胺20～40％，二硫化钼10～20％，氯化钠10～20％，铜粉5～10％，所述的铝合金基体经过纳米处理。

2.根据权利要求1所述的一种纳米石墨烯/铝合金基自润滑复合材料及其制备方法,其特征在于，包括如下步骤：

1)首先对铝合金基体进行超声波清洗，时间为30～60min，以去除铝合金基体表面的灰尘、油污和氧化物,对铝合金基体内表面进行纳米高能喷丸处理，喷丸直径为1mm，喷丸速度为30m/s，喷丸时间为20～30min，以去除铝合金基体表面的油污、灰尘以及氧化物，纳米高能喷丸结束对铝合金基体进行水洗，水洗结束对铝合金基体进行烘干；

2)按质量百分含量的配比纳米工作层材料的各成分含量为：纳米石墨烯30～40％，聚酰胺20～40％，二硫化钼10～20％，氯化钠10～20％，铜粉5～10％，将工作层材料混合均匀，将配比好的纳米工作层材料放入真空烘干机中烘干，烘干机的温度设置为70℃，时间为1小时；

3)将铝合金基体放入注塑机模具型腔中，并将配比好的纳米工作层材料混合料填充至注塑机料斗中，注塑机参数设定为：铝合金基体预热温度为80～100℃，注塑压力设定为90～100Mpa，注塑保压压力设定为40～60Mpa，保压时间为50～70min，在注塑机上螺杆的推动下，使纳米工作层混合料受到一定的注射压力,并填充到装有铝合金基体的模具型腔内，最后在保压条件下冷却使模具温度将到90℃左右脱模。