石墨复合材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于复合材料领域，尤其设及一种石墨复合材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 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)耐高溫性：石墨的烙点为3850 +50°C，沸点为4250°C，即使经超高溫电弧灼烧，重 量的损失很小，热膨胀系数也很小。石墨强度随溫度提高而加强，在2000°C时，石墨强度提 高一倍。
[0003] (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。导热系数随溫度升高而降低，甚至在极高的溫度下，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。
[0004] (3)润滑性：石墨的润滑性能取决于石墨鱗片的大小，鱗片越大，摩擦系数越小，润 滑性能越好。
[0005] (4)化学稳定性：石墨在常溫下有良好的化学稳定性，能耐酸、耐碱和耐有机溶剂 的腐蚀。
[0006] (5)可塑性：石墨的初性好，可娠成很薄的薄片。
[0007] (6)抗热震性：石墨在常溫下使用时能经受住溫度的剧烈变化而不致破坏，溫度突 变时，石墨的体积变化不大，不会产生裂纹。
[0008] 由于W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】
[0009] 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。
[0010] 为了解决上述技术问题，本发明采用W下技术方案： 石墨复合材料，含有W下质量百分含量的组分：氧化铁红1~2%、碳酸巧3~4%、钻粉 1~2%、氧化给5~6%、碳酸姉10~12%、儀粉4~8%、硫化锋5~10%、二氧化铅5~10%、铜粉10~15〇/〇、 其余为石墨粉。
[0011] 作为对本发明的进一步改进，石墨复合材料，含有W下质量百分含量的组分：氧化 铁红1. 5%、碳酸巧3. 5%、钻粉1. 5%、氧化给5. 5%、碳酸姉11%、儀粉5%、硫化锋7%、二氧化铅 7%、铜粉12%、其余为石墨粉。
[0012] 作为对本发明的进一步改进，石墨粉的粒度为100~200ym。
[0013] 作为对本发明的进一步改进，儀粉的粒度为50~100ym。
[0014] 上述石墨复合材料的制备方法，包括W下步骤： (1) 将氧化铁红、碳酸巧、钻粉、氧化给、碳酸姉、儀粉、硫化锋、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，烧结溫度为400~1000°C，烧结压力为2~3MPa，保溫时间为30~ 40min； (4) 降溫冷却至15~25°C。
[001引技术效果 本发明二氧化铅的加入可W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】
[0016] 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。
[0017] 实施例1 石墨复合材料，含有W下质量百分含量的组分：氧化铁红1. 5%、碳酸巧3. 5%、钻粉 1. 5%、氧化给5. 5%、碳酸姉11%、儀粉5%、硫化锋7%、二氧化铅7%、铜粉12%、其余为石墨粉。 [001引石墨粉的粒度为150ym。
[0019] 儀粉的粒度为80Jim。
[0020] 上述石墨复合材料的制备方法，包括W下步骤： (1) 将氧化铁红、碳酸巧、钻粉、氧化给、碳酸姉、儀粉、硫化锋、二氧化铅、铜粉、石墨粉 混匀，放入真空干燥箱中烘干； (2) 在eOOMPa的压力下压制成型； (3) 烧结炉中烧结，烧结溫度为800°C，烧结压力为2. 5MPa，保溫时间为35min; (4) 降溫冷却至20°C。
[0021] 实施例2 石墨复合材料，含有W下质量百分含量的组分：氧化铁红1%、碳酸巧3%、钻粉1%、氧化 给5%、碳酸姉10%、儀粉4%、硫化锋5%、二氧化铅5%、铜粉10%、其余为石墨粉。
[0022] 石墨粉的粒度为100ym。
[0023] 儀粉的粒度为50ym。
[0024] 上述石墨复合材料的制备方法，包括W下步骤： (1) 将氧化铁红、碳酸巧、钻粉、氧化给、碳酸姉、儀粉、硫化锋、二氧化铅、铜粉、石墨粉 混匀，放入真空干燥箱中烘干； (2) 在SOOMPa的压力下压制成型； (3) 烧结炉中烧结，烧结溫度为400°C，烧结压力为2MPa，保溫时间为30min; (4) 降溫冷却至15°C。
[00幼 实施例3 石墨复合材料，含有W下质量百分含量的组分：氧化铁红2%、碳酸巧4%、钻粉2%、氧化 给6%、碳酸姉12%、儀粉8%、硫化锋10%、二氧化铅10%、铜粉15%、其余为石墨粉。
[0026] 石墨粉的粒度为200ym。
[0027] 儀粉的粒度为100ym。
[0028] 上述石墨复合材料的制备方法，包括W下步骤： (1) 将氧化铁红、碳酸巧、钻粉、氧化给、碳酸姉、儀粉、硫化锋、二氧化铅、铜粉、石墨粉 混匀，放入真空干燥箱中烘干； (2) 在TOOMPa的压力下压制成型； (3) 烧结炉中烧结,烧结溫度为1000C,烧结压力为3MPa,保溫时间为40min; (4) 降溫冷却至25°C。
[002引 实施例4 石墨复合材料，含有W下质量百分含量的组分：氧化铁红1. 2%、碳酸巧3. 4%、钻粉 1. 2%、氧化给5. 6%、碳酸姉11%、儀粉7%、硫化锋9%、二氧化铅8%、铜粉14%、其余为石墨粉。
[0030] 石墨粉的粒度为180ym。
[0031] 儀粉的粒度为90Jim。
[0032] 上述石墨复合材料的制备方法，包括W下步骤： (1) 将氧化铁红、碳酸巧、钻粉、氧化给、碳酸姉、儀粉、硫化锋、二氧化铅、铜粉、石墨粉 混匀，放入真空干燥箱中烘干； (2) 在550MPa的压力下压制成型； (3) 烧结炉中烧结，烧结溫度为900°C，烧结压力为2. 3MPa，保溫时间为38min; (4) 降溫冷却至18°C。
[003引 对比例1 与实施例1相同，不同在于：不加二氧化铅。
[0034] 性能测试试验 材料的耐磨擦性能：将材料放在MMW-I型磨擦磨损试验机上，干磨擦旋转运动，采用小 指推圈磨擦副试验方法，对偶材料为45钢泽火钢环，硬度为50HRC，主轴转速为25化/min， 载荷为40N，时间为IOmin。
[0035] 材料的硬度：将材料放入皿-3000B布氏硬度试验机上，加载重量为500kg，压头为 硬质合金钢球，直径为10mm，保压30s，测试硬度。
[0036] 测试结果见下表1。
[0037] 表 1
结论：对比例1的布氏硬度为73. 6,而加入了二氧化铅的复合材料的布氏硬度为 92. 5~93. 6,说明二氧化铅的加入可W明显提高复合材料的硬度；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。
【主权项】
1. 石墨复合材料，其特征在于，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。2. 根据权利要求1所述的石墨复合材料，其特征在于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。3. 根据权利要求1所述的石墨复合材料，其特征在于，石墨粉的粒度为100~200ym。4. 根据权利要求1所述的石墨复合材料，其特征在于，镍粉的粒度为50~100ym。5. 基于权利要求1所述的石墨复合材料的制备方法，其特征在于，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°C，烧结压力为2~3MPa，保温时间为30~ 40min； (4) 降温冷却至15~25°C。
【专利摘要】本发明公开了一种石墨复合材料及其制备方法，该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。制备方法：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；在500～700MPa的压力下压制成型；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；降温冷却至15～25℃。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。
【IPC分类】B22F1/00
【公开号】CN105195730
【申请号】CN201510539989
【发明人】刘莉, 王爽, 邱晶, 刘晓东, 黄明明
【申请人】苏州莱特复合材料有限公司
【公开日】2015年12月30日
【申请日】2015年8月28日