[发明专利]一种碳改性二硒化钼纳米润滑材料的制备及应用于铁基纳米复合涂层工艺

说明书

本发明公开了一种碳改性二硒化钼纳米润滑材料，其粒度为0.2‑1μm，碳颗粒的含量为2‑5w％，余量为二硒化钼。硒粉经球磨和碳源反复浸润，干燥后与可溶性钼盐及还原剂混合均匀后固相烧结得所述复合纳米材料。将该复合纳米材料与镍粉、银粉、石墨、环氧树脂、烷基化二苯胺、铁粉经高压气雾化法制备合金粉末，再经等离子喷涂工艺得到所述铁基自润滑涂层。本发明的碳改性二硒化钼纳米润滑材料制备工艺简单，用其制备的铁基自润滑涂层具有优异的减摩抗磨性能，可在摩擦、润滑等领域中具有重要的应用。

技术领域

本发明涉及纳米材料及润滑材料领域，具体地，是一种碳改性二硒化钼纳米润滑材料的制备及应用于铁基纳米复合涂层工艺。

背景技术

一直以来，过渡金属硫族化合物因其优异的电学、光学、力学等理化性能受到了广泛的关注与研究。特别是随着石墨烯的发现及深入研究，掀起了致力于二维材料研发的热潮。而二硫化钼为代表的过渡金属硫族化合物作为常见的固体润滑、润滑涂层、润滑油及润滑脂添加剂等润滑材料而被大范围应用于各种工况条件下机械设备的减摩抗磨。因此，发展和设计过渡金属硫族化合物的纳米材料并将其应用于实际的摩擦磨损中，是当前摩擦与润滑领域研究的重点与难点。目前，典型的层状材料二硒化钼引起可调控的带隙及超薄结构使其成为锂电、光电子、光催化等领域重要材料，同时其合适的禁带宽度与层状结构也使其具有优异光降解与吸附能力，在水处理领域具有广泛的应用前景。近期的国家发明专利201811571420X、2018115600798、2018111783094、2019101094973等侧重于二硒化钼其及复合物的制备及应用于电学与光学领域，而有关摩擦与润滑的报道较少。因此，本发明提供了提供一种成本低廉、工艺简单及产率高的一种碳改性二硒化钼纳米润滑材料的制备方法，同时将其应用于铁基纳米复合涂料的合成及等离子喷涂工艺，提供一种高性能的润滑涂层的配方及喷涂工艺的方案。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种碳改性二硒化钼纳米润滑材料的制备及应用于铁基纳米复合涂层工艺。本发明的目的在于提供一种成本低廉、工艺简单及产率高的一种碳改性二硒化钼纳米润滑材料的制备方法，同时将其应用于铁基纳米复合涂层的配方及涂覆工艺的方案。

上述目的是通过如下技术方案实现的：

1、一种碳改性二硒化钼纳米润滑材料由碳颗粒与二硒化钼纳米片组成，其尺度为0.2-1μm，其中碳颗粒的含量为2-5w％，余量为二硒化钼。

2、碳改性二硒化钼纳米润滑材料的制备方法包括以下步骤：(1)硒粉的预处理，具体的，以无水乙醇作为助剂将硒粉充分球磨后，用碳源溶液对其反复浸润，干燥后获得前驱体；(2)将(1)的前驱体与钼源按一定比例混合均匀后，转入反应釜中，经高温固相反应后得碳改性二硒化钼纳米润滑材料。材料合成中所述碳源为葡萄糖、果糖或蔗糖，其溶液浓度为0.5-2mol/L，浸润次数为3-10次；钼源为六羰基钼或钼酸铵，其与硒源的物质的量之比为1∶2.0-2.2；球磨最佳时间为2.5-4h；固相反应条件为700-920℃，反应时间0.5-2.5h。

3、碳改性二硒化钼纳米润滑材料应用于铁基自润滑涂层，涂层材料由碳改性二硒化钼、镍粉、银粉、石墨、环氧树脂、烷基化二苯胺和铁粉组成。

4、铁基自润滑涂层中碳改性二硒化钼的含量为10-20％；镍粉含量为8-15％，颗粒尺寸为200-500目；银粉含量为0.2-1％，颗粒尺寸为100-200目；石墨含量为5-10％，颗粒尺寸为200-400目；环氧树脂含量为2-4％；固相烷基化二苯胺含量为3-5％；余量为铁粉，颗粒尺寸为100-200目。

5、碳改性二硒化钼为原料制备铁基自润滑涂层的方法，其等离子喷涂工艺包括以下步骤：

(1)按4所述比例称量各原料粉末，并采用高压气雾化法制备合金粉末，氩气为气源；

(2)对基体表面进行预处理，去除氧化皮及各类污染物，然后对基体表面进行喷砂处理，使基体表面粗糙度0.5-1.5；