技術領域

本發明屬于石墨復合材料領域。具體地，本發明涉及石墨復合體及其制備方法。

背景技術

石墨具有自潤滑性、小的熱膨脹系數、良好的減震性、優異的熱傳導性等特點，使得石墨-金屬復合材料非常適應于制造活塞、缸套、軸承等耐磨減震零件以及高導熱石墨復合材料。然而，石墨與金屬均存在結合性能不好，使得制備石墨-金屬復合材料的生產成本很高且使用性能較差，嚴重妨礙了石墨的應用。為此，如何既保留石墨的優良性能，同時擴展石墨的應用范圍和降低石墨復合材料的生產成本，仍然是本領域的一大難點。

因此，本領域迫切需要開發一種制法簡便、性能優異的表面改性的石墨粉復合體。

發明內容

本發明的目的之一是提供一種石墨粉表面全包覆碳化物及碳化物形成元素復合體及其制備方法。

在本發明的第一方面中，提供了一種石墨復合體，包括石墨顆粒、碳化物層和碳化物形成元素層；其中，所述碳化物層結合于所述石墨粉顆粒表面，所述碳化物形成元素層結合于碳化物層表面；所述碳化物形成元素選自下組：B、Si、Cr、W、Mo；所述碳化物選自下組：碳化硼、碳化硅、碳化鎢、碳化鉻、碳化鉬。

在另一優選例中，所述石墨顆粒為石墨粉。

在另一優選例中，所述石墨包括天然石墨、人造石墨以及多層石墨烯。

在另一優選例中，所述的石墨顆粒的粒徑為0.1μm～1000μm。

在另一優選例中，所述復合體具有以下特征：

(i)所述碳化物層的厚度為1～1000nm；和/或

(ii)所述碳化物形成元素層的厚度為0.001～10μm。

在本發明第二方面中，提供了一種石墨復合體的制備方法，包括步驟：

（1）提供一包含石墨顆粒、碳化物形成元素與鹽的混合物；其中，所述的鹽選自下組：NaCl、KCl、NaF、KF、BaCl₂、CaCl₂或其復合鹽；

（2）在真空或惰性氣氛中，將步驟(1)的混合物進行加熱反應，從而得到石墨復合體。

在另一優選例中，所述石墨顆粒為石墨粉。

在另一優選例中，所述步驟(1)的混合物為粉狀的。

在另一優選例中，所述石墨復合體為本發明第一方面所述的石墨復合體。

在另一優選例中，所述步驟（2）中，

所述加熱反應在20～1500℃下進行；和/或

所述加熱反應進行0～600min。

在另一優選例中，所述步驟（2）中，所述惰性氣體包括氬氣、氦氣或其組合。

在另一優選例中，按步驟(1)的混合物總重量計算，鹽的質量分數為30－80wt％。

在另一優選例中，按步驟(1)的混合物總重量計算，碳化物形成元素的質量分數為0.1－10wt%。

在本發明第三方面中，提供了一種制品，包含本發明第一方面所述的石墨復合體。

應理解，在本發明范圍內中，本發明的上述各技術特征和在下文(如實施例)中具體描述的各技術特征之間都可以互相組合，從而構成新的或優選的技術方案。限于篇幅，在此不再一一累述。

附圖說明

圖1為實施例1制得的石墨-硼化物-硼復合體的掃描電子顯微圖片；其中，A，B圖為SEM顯微圖片，圖C為對應B圖中EDS能譜圖。

圖2為實施例2制得的石墨-碳化硅-硅復合體的掃描電子顯微圖片；其中，A，B圖為SEM顯微圖片，圖C為對應B圖中EDS能譜圖。

圖3為實施例3制得的石墨-碳化鉻-鉻復合體的掃描電子顯微圖片；其中，A，B圖為SEM顯微圖片，圖C為對應B圖中EDS能譜圖。

具體實施方式

本發明人經過廣泛而深入的研究，意外地發現采用鹽浴法對石墨粉進行處理，在特定碳化物形成元素的催化下，會在石墨表面原位生長出碳化物，從而形成石墨顆粒表面全包覆碳化物層及碳化物形成元素層的復合體，該復合體中，金屬與石墨的界面結合能力很強，在機械、電子等多方面具有很好的應用前景。在此基礎上，發明人完成了本發明。

石墨顆粒

如本文所用，本發明石墨顆粒可以是任意形態的石墨顆粒，優選為石墨粉。本發明的石墨顆粒可以是任意尺寸的顆粒，優選粒徑為0.1μm～1000μm；較佳地為10μm～1000μm；更佳地為100μm～1000μm。