[發明專利]一種金屬復合線材及其制備方法

有效

• 申請號: 201711124131.0
• 申請日: 2017-11-14
• 公開（公告）號: CN109785996B
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發明（設計）人: 王鈺;段春陽
• 申請（專利權）人: 中國科學院過程工程研究所
• 主分類號: H01B3/00
• 分類號: H01B3/00;H01B13/00
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

本發明涉及一種金屬復合線材，所述金屬復合線材包括金屬線材基底以及通過貼合方式包覆在所述金屬線材基底外表面上的均一連續的石墨烯膜層，在高溫高鹽環境中表面石墨烯膜層不會脫落和老化，造成金屬外表面裸露。相對于普通線材來說，本發明得到的金屬復合線材的腐蝕速率下降率能達到93％。本發明還提供了一種通過連續化氣相沉積制備金屬復合線材的方法，能夠對任意長度的金屬線材基底表面包覆石墨烯膜層，以制備均一連續且表面及內部不含有任何形式的接駁點的金屬復合線材。

技術領域

本發明涉及復合材料技術領域，尤其涉及一種金屬復合線材及其制備方法。

背景技術

金屬線纜通常應用于電氣設備或作為連接結構使用，用于化工廠、艦船等高濕、高鹽和高溫環境的金屬線纜，在水和電解液的共同作用下，其金屬表面會發生電化學腐蝕，金屬原子失去電子被氧化成為離子，繼而生成金屬氧化物。上述腐蝕過程會嚴重影響金屬線纜的使用壽命和結構強度，甚至危及人員安全。傳統的對金屬線纜進行防腐蝕的方法有著諸多缺點，例如將金屬線外表面涂覆耐腐蝕漆后再包覆一層絕緣高分子材料來防止水分進入和電化學腐蝕，經過處理得到的金屬線纜經過若干次彎折、摩擦或是經過長時間的陽光照射后，其表面的耐腐蝕涂層和包覆的高分子材料容易發生老化、硬化、脫落，裸露的金屬表面接觸水汽繼而容易引發電化學腐蝕。為了解決上述問題，本領域的研究人員需要研發一種新的耐腐蝕性能優異的金屬復合線纜。

石墨烯是一種由碳原子構成的薄膜狀二維材料，具有良好的疏水性能和化學惰性，尤其是通過化學氣相沉積(CVD)法制備的石墨烯片層，其二維的表面結構中晶格缺陷較少，與表面碳原子相連的雜原子數目很少，是一種優異的疏水材料和耐腐蝕材料。現有的研究中多利用均勻分散在溶劑中的石墨烯片層作為疏水涂料用于大面積平面防水，未見有報道將石墨烯均勻的包覆在金屬線表面作為耐腐蝕包覆層使用，結合石墨烯優異的性能，若通過常用的CVD法將石墨烯沉積在金屬線表面來制備具有耐腐蝕性能的金屬復合線纜，必然能夠節約大量用于維護和替換線材的費用，因此，本領域需要開發一種具有強耐腐蝕性石墨烯包覆的金屬復合線纜材料。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的之一在于提供一種金屬復合線材，金屬復合線材包括金屬線材基底以及直接包覆在所述金屬線材基底外表面的石墨烯膜層。

所述金屬復合線材為均一連續整體，表面及內部不含有任何形式的接駁點，即所述金屬復合線材在制備完成后不經過任何形式的焊接、駁接、橋接等連接方式與其他線材相連。

所述金屬復合線材中的金屬線材基底的長度≥1m，例如1.2m、2m、4m、6m、8m、10m、12m、等、優選為≥2m，進一步優選為≥5m。

優選地，所述金屬復合線材中的金屬線材基底的直徑為1μm～300mm，例如1.1μm、2μm、5μm、10μm、200μm、5mm、100mm、200mm、260mm、298mm等，優選為5μm～100mm。

所述金屬線材基底包括金屬基線材、或表面包覆有金屬層的非金屬線材中的任意一種，例如實心金屬線、空心金屬線、表面具有金屬鍍層的玻璃纖維線等。

優選地，所述金屬復合線材中的金屬線材基底中存在的金屬包括鐵、銅、錳、鎳、釩、鈦、銀、金、鉑、錫、鉛、鈷、鋅中的任意一種金屬或至少兩種組成的合金。

優選地，所述金屬線材基底中存在的金屬包括鐵、銅、錳、鎳、鈷中的任意一種金屬或至少兩種組成的合金。

所述金屬復合線材中的石墨烯膜層的厚度為1nm～500nm，例如1.1nm、2nm、5nm、10nm、20nm、50nm、100nm、200nm、400nm、498nm等，優選為30nm～300nm。