[发明专利]一种石墨烯基轴瓦复合涂层及轴瓦

说明书

本发明属于轴承零件技术领域，特别是涉及一种石墨烯基轴瓦复合涂层及轴瓦。所述复合涂层的原料由MoS2、石墨碳和石墨烯片组成。所述轴瓦其特征在于：含一个支承体、安置其上的内衬层，以及设置于该内衬层上的所述石墨烯基轴瓦复合涂层。本发明要解决的技术问题，在于提供一种环保且抗疲劳强度高、摩擦学特性更具优异的石墨烯基轴瓦复合涂层及轴瓦。本发明的复合涂层是一种减摩性能优异的固体自润滑复合材料，可延长了轴瓦的使用寿命。此外，本复合轴瓦涂层不含铅，具有环保特性。

技术领域

本发明属于轴承零件技术领域，特别是涉及一种石墨烯基轴瓦复合涂层及轴瓦。

背景技术

轴瓦作为内燃机关键零部件之一，它的形状多为瓦状的半圆柱面，主要用于内燃机中与曲轴和连杆相配合，起到支撑、润滑、承载和传递热量的作用。因此，轴瓦往往需要具备高抗疲劳强度、高承载能力、高耐磨性、高抗咬合性能、高导热性以及良好的耐蚀性等特性。

为了改善轴瓦表面的摩擦性质，常在其内衬表面电镀一层软金属以改善表面摩擦性能。目前广泛使用的轴瓦涂层为三元或四元合金材料镀层，其中最为常用的是Pb-Sn-Cu三元镀层和Pb-Sn-Cu-In四元镀层。然而，含铅镀层材料以及电镀废液的排放会对环境产生严重的污染，无法满足低碳环保要求。另外，该合金镀层往往在磨损过程中会引起镀层表面油水超标、酸值超标，对瓦面及摩擦副造成腐蚀。同时传统的三元和四元合金作为内衬涂层的轴瓦在承载能力、摩擦学特性上无法进一步提高，无法匹配高端内燃机的性能要求。

专利CN 203979145 U公开了一种具有黑色复合涂层的轴瓦，所述的轴瓦，由钢背、内衬组成，内衬材质为铜基合金材料，内衬烧结在钢背的内圆面上，内衬的内圆面上还具有一个复合涂层，该复合涂层由黑色MoS2+C复合材料组成，复合涂层的厚度为0.005-0.025mm。该轴瓦比起传统的三元或四元合金镀层，具有更好特性，然而该轴瓦在抗疲劳强度、摩擦特性等性能上仍然不能满足高载荷、高转速、大马力等高端内燃机的性能要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题，在于提供一种环保且抗疲劳强度高、摩擦学特性更具优异的石墨烯基轴瓦复合涂层及轴瓦。

本发明是这样实现的：

本发明首先提供了一种石墨烯基轴瓦复合涂层，其原料由MoS2、石墨碳和石墨烯片组成。

进一步地，所述复合涂层的厚度为0.005-0.025mm。优选0.005-0.008mm，厚度过小易磨损，过大则影响结合力。

进一步地，所述MoS2，其占整个涂层原料的质量分数为10-15％。

进一步地，所述石墨烯片，其占整个涂层原料的质量分数为0.01-0.1％。

进一步地，所述复合涂层的原料，由以下质量比例的组份组成：MoS210-15％，石墨烯片0.01-0.1％，余量为石墨碳。

将上述原料按比例混合，搅拌混匀，然后过滤备用。优选地，过滤网目数320。

其中石墨烯片指石墨烯微片(Graphene Nanoplatelets)，即碳层数多于10层、厚度在5-100纳米范围内的超薄的石墨烯层状堆积体；MoS2为单片层二硫化钼纳米粉末；石墨烯片、MoS2、石墨碳粉均为市售产品。

本发明对石墨烯进行掺杂和负载修饰，可以调节石墨烯的电子态结构和机械性能，从而提升石墨烯在复合材料中的分散性，进一步提高石墨烯复合涂层的结合力、机械强度和摩檫系数。

其次，本发明提供了一种石墨烯基复合涂层轴瓦，包含一个支承体、安置其上的内衬层，以及设置于该内衬层上的所述石墨烯基轴瓦复合涂层。