【摘要】：本課題通過氧化還原法制備石墨烯以及KH550制備改性氧化石墨烯;并研究石墨烯/鎳基鍍層、改性氧化石墨烯/鎳基鍍層以及石墨烯/二硫化鉬/鎳基鍍層的摩擦學(xué)性能。利用場發(fā)射掃描電鏡(SEM)、X射線衍射儀(XRD)、拉曼光譜儀(Raman)、紅外光譜儀(FT-IR)、熱失重分析(TAG)、X射線光電子能譜儀(XPS)對不同氧化還原法制備的石墨烯以及KH550改性氧化石墨烯進行形貌成分分析,對比水合肼和檸檬酸三鈉還原劑對石墨烯質(zhì)量的影響。采用雙脈沖復(fù)合電沉積的技術(shù),在不同電流密度,不同電鍍時間,不同添加微粒種類以及不同微粒添加量下,在45#鋼基體表面制備鎳基復(fù)合鍍層。復(fù)合鍍層與摩擦配副氮化硅球在摩擦磨損試驗機上進行摩擦學(xué)性能測試;利用顯微硬度計、共焦三維輪廓儀分析復(fù)合鍍層的力學(xué)性能;利用SEM、EDS、XRD、Raman對復(fù)合鍍層表面、截面以及磨痕進行形貌成分分析。試驗結(jié)果表明,相較于水合肼,檸檬酸三鈉還原所得石墨烯C/O原子比提高了73.60%,且結(jié)構(gòu)更加有序,熱穩(wěn)定性更高。鍍件陰極電流密度對復(fù)合鍍層磨損率影響較大,從0.67A/dm2到2.00A/dm2,磨損率降低了 83.15%;在陰極電流密度2.00A/dm2基礎(chǔ)上提高陽極電流密度,能夠進一步提高鍍層的致密性且粗糙度、摩擦系數(shù)減小。隨著石墨烯以及改性氧化石墨烯添加量增加,復(fù)合鍍層硬度、沉積速率提高,摩擦系數(shù)、磨損率降低;相同添加量下,改性氧化石墨烯/鎳基復(fù)合鍍層比石墨烯/鎳基復(fù)合鍍層性能更好,其中0.04g/L添加量下最為顯著,對比石墨烯/鎳基復(fù)合鍍層,改性氧化石墨烯/鎳基復(fù)合鍍層晶粒減小了 13.17%,沉積速率提高了 188.00%,硬度提高了24.36%,磨損率降低了 45.10%。在不同石墨烯添加量下,鍍液中再添加0.10g/L的二硫化鉬,隨著石墨烯濃度增加復(fù)合鍍層晶粒先細化后粗化,0.06g/L石墨烯添加量下鍍層晶粒最小為17.85nm;添加了二硫化鉬的復(fù)合鍍層比未添加二硫化鉬的復(fù)合鍍層性能更好,其中0.04g/L石墨烯添加量下最為顯著,石墨烯/二硫化鉬/鎳基復(fù)合鍍層硬度提高了 60.24%,摩擦系數(shù)降低了47.11%,磨損率降低了 87.69%。
【圖文】：

對于機械剝離法，操作簡單，重復(fù)性差，所制石墨烯尺寸存在不確定性，成逡逑本較低，不易批量生產(chǎn)。逡逑圖１．２球磨制備石墨烯ｍ逡逑１．２．１．２氧化還原法逡逑氧化還原法制備石墨烯，在氧化的過程中石墨片層之間插入了各種含氧官能團，官逡逑能團的插入可以使片層間距擴大兩至三倍，這有利于后續(xù)超聲分散成單原子層的氧化石逡逑２逡逑

Ｆｕｌｌｅｒｅｎｅｓ邋／邋Ｂｕｃｋｙｂ？ｌｌ￥邋Ｃａｒｂｏｎ邋Ｎａｎｏ邋Ｔｕｂｅｓ邐３Ｄ：邋Ｇｒａｐｈｉｔｅ逡逑圖１．１石墨稀及其構(gòu)成的其他碳材料逡逑１．２．１石墨煉的制備方法逡逑１．２．１．１機械剝離法逡逑Ｇｅｉｍ，Ｎｏｖｏｓｅｌｏｖ等人［５］在２００４年就是通過機械剝離法發(fā)現(xiàn)的石墨稀，，這也是人們逡逑第一次成功制備石墨烯，同時也證明了二維晶體結(jié)構(gòu)在常溫下是能夠存在的。具體操作逡逑是將熱解的石墨片利用特制的膠帶粘著分片，直到分出石墨烯片層。Ｚｈａｏ等問在大量的逡逑有機溶劑中加入幾百納米厚的石墨，石墨片在緩慢球磨的作用下剝落成石墨烯，如圖逡逑１．２，通過３０小時剪切力主導(dǎo)的球磨以及隨后４０００ｒｐ邋ｍ轉(zhuǎn)度的離心快速獲得單層及少逡逑層石墨烯。對于機械剝離法，操作簡單，重復(fù)性差，所制石墨烯尺寸存在不確定性，成逡逑本較低，不易批量生產(chǎn)。逡逑圖１．２球磨制備石墨烯ｍ逡逑１．２．１．２氧化還原法逡逑氧化還原法制備石墨烯
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG174.4

【參考文獻】

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1 武彬;李駿;李康;侯福建;蔣文虎;;發(fā)動機低摩擦優(yōu)化設(shè)計及試驗[J];吉林大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版);2014年01期

2 林志平;黃新民;單傳麗;李鵬;鄭華明;楊明;;粒徑對電沉積Ni-SiC復(fù)合鍍層性能的影響[J];金屬功能材料;2010年05期

本文編號：2595660