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一种石墨烯基轴瓦复合涂层及轴瓦


技术摘要:
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  全部
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。
技术实现要素:
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。 3 CN 111609038 A 说 明 书 2/4 页 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。 本发明的优点: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, 可以大幅减少高转速高负荷下的磨损,即使在短暂的断油工况下也能很好地保护对偶件。 由本发明的复合涂层制得的轴瓦,在高载荷工况下,由于强烈挤压力,会使得石墨烯被挤出 而形成物理保护膜,在提升减摩性和机械强度的同时,能增强涂层的耐腐蚀性,从而延长了 轴瓦的使用寿命。轴瓦疲劳试验表明,它的承载能力比“纳米MoS2 C”提高了30%以上;此 外,本复合轴瓦涂层不含铅,具有环保特性。 附图说明 下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。 图1为本发明轴瓦的整体图,1为轴瓦,2为支承体,3为内衬,4为复合涂层。 图2为本发明轴瓦的结构分解图,1为轴瓦,2为支承体,3为内衬,4为复合涂层。
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