一种梯度石墨/铝基表层自润滑复合材料及制备方法与流程

技术特征：

1.一种梯度石墨/铝基表层自润滑复合材料，其特征在于，梯度石墨/铝基表层自润滑材料是由梯度结构石墨骨架与铝合金复合而成，所述铝合金是由Al、Mg、Si、Cr、Fe组成，其中Mg的质量分数为2.5-3.5wt.%，Si的质量分数为0.25-0.30wt.%，Cr的质量分数为0.20-0.25wt.%，Fe的质量分数为0.35-0.40wt.%，余量为Al，所述梯度结构石墨骨架整体有三个梯度层，最外层石墨骨架梯度层质量分数占复合材料所在层的10-12%，厚度为0.05~0.1mm；中间层石墨骨架梯度层质量分数占复合材料所在层的8-10%，厚度为1.5~2mm；最内层石墨骨架梯度层质量分数占复合材料所在层的6-8%，厚度为0.3~0.5mm，所述梯度结构石墨骨架表面包覆有厚度为0.1-0.5mm的镀层，通过化学镀铜的方法对梯度结构石墨骨架表面进行表面改性处理，得到镀铜层。

2.一种权利要求1所述的梯度石墨/铝基表层自润滑复合材料的制备方法，其特征在于，它包括如下步骤：

一、采用选择性激光烧结成形技术SLS烧结石墨粉与酚醛树脂粉的混合物，制得具有梯度结构的石墨骨架坯体；

二、将上述石墨骨架坯体置于高温碳化炉中，在氮气或氩气的保护气氛中进行碳化处理，获得梯度结构石墨骨架；

三、将上述梯度结构石墨骨架置于盐酸HCl、氯化亚锡SnCl2的混合溶液中进行敏化处理，然后用去离子水冲洗至中性，干燥，所述盐酸HCl为0.2mol/L，氯化亚锡SnCl220.0g/L，溶液温度25℃，敏化时间10min，石墨处理量50g/L 每升溶液处理50g石墨，配制溶液时，应把氯化亚锡溶于盐酸中，然后加水至所需体积；

四、将经过敏化处理的石墨骨架放置于硝酸银AgNO3溶液、氨水的混合溶液中进行活化处理，然后用去离子水冲洗至中性，干燥，所述硝酸银AgNO3为30.0g/L，氨水少许，溶液温度25℃，活化时间10min，石墨处理量50g/L每升溶液处理50g石墨；溶液配制时，先将硝酸银溶解于1/5所需体积的去离子水中，然后逐渐加入氨水，此时溶液会出现棕色沉淀，随着氨水的加入，棕色沉淀逐渐消失，直至溶液澄清为止，再用去离子水稀释至规定体积，溶液配制完成；

五、将经过活化处理的石墨骨架置于次亚磷酸钠NaH2PO2溶液中进行还原处理，然后用去离子水冲洗至中性，干燥，所述次亚磷酸钠NaH2PO2的浓度为40.0g/L，溶液温度25℃，还原时间10min，石墨处理量50g/L 每升溶液处理50g石墨；

六、上述步骤三～五为镀前预处理，将步骤五中得到石墨骨架置于硫酸铜CuSO4·5H2O、氢氧化钠、乙二胺四乙酸二钠、甲醛、酒石酸钾钠、2，2’联砒啶的混合溶液中进行镀铜处理，然后去离子水冲洗至中性，干燥，得到镀铜石墨骨架；

七、将镀铜石墨骨架固定于铸造模具底部，并整体预热至300℃，然后采用铸造法将液态铝合金浇铸到铸造模具中，制得所需的梯度石墨/铝基表层自润滑复合材料。

3.根据权利要求2所述的梯度石墨/铝基表层自润滑复合材料的制备方法，其特征在于，步骤一中，按重量百分数计，酚醛树脂粉为25-50%，石墨粉为50-75%；所述石墨粉粒度为200-550目，所述酚醛树脂粒度为500目以上。

4.根据权利要求2所述的梯度石墨/铝基表层自润滑复合材料的制备方法，其特征在于，步骤二中，将所述的石墨骨架坯体置于高温碳化炉中，在氮气或氩气的保护下：先由室温加热到100-300℃，升温速率为60℃/h；再以升温速率30℃/h升温到500-800℃；然后以50℃/h的升温速率升温到600-1000℃；在600-1000℃下保温1h；最后碳化炉停止加热直至冷却到室温。

5.根据权利要求2所述的梯度石墨/铝基表层自润滑复合材料的制备方法，其特征在于，步骤六中，所述硫酸铜CuSO4•5H2O的质量浓度为20.0g/L，乙二胺四乙酸二钠的质量浓度为25.0g/L，酒石酸钾钠的质量浓度为14.0g/L，2，2’联砒啶的质量浓度为20mg/L，甲醛的质量浓度为25.0ml/L，配制好溶液后用氢氧化钠调节至pH=12，将石墨骨架置于该混合溶液中，并立即用薄膜封好，控制溶液温度为60℃下，镀铜时间30-60min，石墨处理量50g/L每升溶液处理50g石墨。

6.根据权利要求2所述的梯度石墨/铝基表层自润滑复合材料的制备方法，其特征在于，步骤七中，所述镀铜石墨固定于铸造模具底部，使浇铸铝合金后制得表层石墨自润滑层。