CN100497514C - 以天然矿物为主要成分的减摩修复剂、制备方法及应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种以天然矿物为主要成分的减摩修复剂，包括以下质量配比的组分：天然蛇纹石矿物粉末：30～79.5份，含镍化合物：0.5～1.5份，表面改性剂：20～69.5份。通过以下制备方法制备：将上述配比好的原料经球磨机混合后，在70～80℃的温度下均化处理18～24小时，再经球磨机研磨获得平均粒度0.5～1.2微米的粉体。本发明还公开了含有该减摩修复剂的减摩修复凝胶、减摩修复润滑脂、减摩修复润滑油。本发明的减摩修复剂，具有优质减摩、修复作用，可以大大延长零件的使用寿命，且以天然矿物为原料，加工工艺简单，成本低。

Description

以天然矿物为主要成分的减摩修复剂、制备方法及应用
技术领域
本发明涉及一种修复剂，特别涉及一种以天然矿物为主要成分的减摩修复剂，还涉及以上减摩修复剂的制备方法，还涉及以上减摩修复剂的应用。
背景技术
普通的减摩修复剂，通常是合成物质或天然矿物的混合物，其成分较复杂，加工工艺也较复杂，所以成本较高。
比如：中国申请：008001330.6中公开了一种用于摩擦副处理的组合物，包括多种氧化物，且加工过程复杂，需要对水合氧化物进行脱水后才可使用。
中国申请：02120826.3中公开了一种于用摩擦副处理的固体润滑组合物，包括多种矿物，成分复杂。
发明内容
本发明克服了现有技术中减摩修复剂加工过程复杂的缺点，提供了一种具有优质减摩、修复作用的以天然矿物为主要成分的减摩修复剂，还进一步提供了该减摩修复剂的制备方法；还进一步提供了该减摩修复剂的几种应用。
为了达到上述目的，本发明的一种以天然矿物为主要成分的减摩修复剂，包括以下质量配比的组分：
天然蛇纹石矿物粉末：30～79.5份，
含镍化合物：        0.5～1.5份，
表面改性剂：        20～69.5份。
作为一种优选方案，所述天然蛇纹石含有的成分为：
Mg5-6Fe0-1[Al0-1Si3-4]O10(OH)8。
作为进一步优选方案，所述天然蛇纹石含有的成分为：
K0.02Fe0.02Ca0.06Mn0.03Mg5.69P0.01Al0.17Si4.00O10(OH)8。
上述天然蛇纹石矿物粉末的颗粒直径优选≤10微米。
上述含镍化合物优选以下组分中的一种或多种的混合物：Ni(OH)2·1/4H2O，NiCl2·6H2O，Ni(NO3)2·6H2O，或NiSO4·6H2O。该含镍化合物主要起催化剂作用，其中的Ni离子在摩擦条件下加速了复合陶瓷层的形成。
所述表面改性剂为以下组分中的一种或多种的混合物：Span60，Tween 60或Span80。其主要作用是对矿物粉末进行表面改性，从而提高矿物粉末的悬浮稳定性。以上表面改性剂均为已有产品，Span60的化学式可以为：C24H46O6。
以上减摩修复剂的制备方法，包括以下步骤：
1、按照上述质量比的原料进行配比，混合：
2、将上述配比的原料经球磨机混合后在70～80℃的温度下均化处理18～24小时，再经球磨机研磨获得平均粒度0.5～1.2微米的粉体，即形成本发明的以天然矿物为主要成分的减摩修复剂。
以上以天然矿物为主要成分的减摩修复剂为原料，作为应用，可以制成多种修复产品：
A.减摩修复凝胶：60～70质量份的上述减摩修复剂与30～40质量份的润滑油混合，在70～80℃温度下搅拌2～3小时，即可得到减摩修复凝胶。该制品既可直接涂敷于金属摩擦副表面，也可将该减摩修复剂凝胶按质量份为1～2与质量份为98～99的工业润滑油混合后使用。
B.减摩修复润滑脂：1～3质量份的上述减摩修复剂与97～99质量份的工业润滑脂混合，在室温度下搅拌均化处理，即可得到减摩修复润滑脂，直接加入摩擦界面即可使用。
C.减摩修复润滑油：0.5～2质量份的减摩修复剂与98～99.5质量份的工业润滑油混合，在70～80℃温度下搅拌2～3小时，即可得到减摩修复剂润滑油。
以上修复产品使用方法：
1、将一定比例的减摩修复产品，加入机器润滑系统，以润滑剂为介质，将其带入摩擦副界面，使摩擦副表面在机器运转中得到改性和修复；
2、在机器解体拆检时，直接涂于零件损坏或磨损超限表面，经一定时间的相对摩擦加以修复；
3、也可以是其他通过摩擦进行修复的方法。
减摩修复剂的有益效果在于：
1、对机器零部件有效减摩修复，节约能源和材料，符合循环经济的发展方向；
2、以天然矿物为主要原料，添加适量催化剂和表面改性剂制成减摩修复剂粉体，成分简单，成本低廉、工艺简单；
3、可制成不同用途的凝胶或以润滑脂或润滑油为基础的多种类型产品，适用于多种场合；
4、可利用机器的工况实现自修复，无需人工成本；
5、以天然原料为主，属环保类的工业产品。
附图说明
图1示出本发明实施例的减摩修复剂的扫描电镜图像。
具体实施方式
参照以下实施例，将详细叙述本实用新型的具体实施方式。
实施例1
按照下述质量份数配比进行混合：
天然蛇纹石矿物粉末：K0.02Fe0.02Ca0.06Mn0.03Mg5.69P0.01A10.17Si4.00O10(OH)8矿物粉末           5.0kg
Ni(OH)2·1/4H2O  0.1kg
Span             604.9kg
将上述配比的原料经球磨机混合后在75℃温度下均化处理20小时，再经球磨机研磨获得平均粒度1.0微米左右的减摩修复剂粉体。图1示出该减摩修复剂的扫描电镜图像。
在将上述粉体0.08kg与工业润滑油9.92kg混合后，在75℃温度下搅拌2小时，得到减摩修复润滑油。
以上述减摩修复润滑油为样品进行四球摩擦实验，结果表明：该润滑油摩擦系数较基础油降低38％，磨斑直径减小25％。72小时环-盘磨损实验表明，以该润滑油为润滑介质时，摩擦副在最初2小时内的磨损量只是对比基础油摩擦副的50％；36小时后，使用该减摩修复润滑油的摩擦副的磨损量只是对比基础油摩擦副的2％；72小时后，摩擦副不再出现磨损，其质量反而增加1‰。
实验表明，本发明的修复剂对机械金属摩擦副有着明显的减摩和修复作用，具有很好的工业应用前景。
由于本实施例使用的天然蛇纹石矿物粉末，所以其成分由于不同地点的矿产物而不同，其中主要成分可以为Mg5-6Fe0-1[Al0-1Si3-4]O10(OH)8，其他量较少的成分可以微量变化，但对实现本发明的目的影响不大。
实施例2
将实施例1所制成的减摩修复剂粉体：3.0kg，与工业润滑油：2.0kg，在75℃温度下搅拌2.5小时，即可得到减摩修复剂凝胶。
在铁路机车大修后走行约5-6万公里时，对机车柴油机进行水阻试验和机油化验。根据柴油机状态，按与润滑油箱总油量与上述减摩修复剂凝胶的质量比为98～99∶1～2的比例，添加上述的减摩修复凝胶。添加后机车运行延长至两个中修期即走行60万公里时方进行拆检测试，并与执行现行检修规程的运行一个中修期即30万公里的机车进行比较。结果表明：柴油机各气缸压缩压力、爆发压力和功率及特性曲线均在正常值范围之内。主要摩擦副，如缸套活塞环组，仍保持良好状态。其磨耗量低于未加减摩修复剂只运行一个中修期即30万公里的机车。例如，缸套磨损均值(以缸套直径的增大变化量标称)：加减摩修复剂走行60万公里的为0.040mm；而未加减摩修复剂走行30万公里的为0.059mm。活塞环侧隙：加减摩修复剂走行60万公里的为0.027mm：而未加减摩修复剂走行30万公里的为0.053mm。经60万公里的运行，有的活塞环的厚度和活塞环闭口间隙无变化。这说明本发明不但减摩而且有修复功能。缸套活塞环组有望延长使用到90万公里，即其使用寿命延长两倍。由于减少中修次数，延长零件使用寿命，可给铁路企业带来巨大经济效益。

Claims (11)

1、一种以天然矿物为主要成分的减摩修复剂，包括以下质量配比的组分：
天然蛇纹石矿物粉末：30～79.5份，
含镍化合物：        0.5～1.5份，
表面改性剂：        20～69.5份；
所述含镍化合物为以下组分中的一种或多种的混合物：Ni(OH)2·1/4H2O，NiCl2·6H2O，Ni(NO3)2·6H2O，或NiSO4·6H2O；
所述表面改性剂为以下组分中的一种或多种的混合物：Span60，Tween60或Span80。
2、根据权利要求1所述的以天然矿物为主要成分的减摩修复剂，其特征在于，所述天然蛇纹石含有的成分为：
Mg5-6Fe0-1[Al0-1Si3-4]O10(OH)8。
3、根据权利要求1所述的以天然矿物为主要成分的减摩修复剂，其特征在于，所述天然蛇纹石含有的成分为：
K0.02Fe0.02Ca0.06Mn0.03Mg5.69P0.01Al0.17Si4.00O10(OH)8。
4、根据权利要求1所述的以天然矿物为主要成分的减摩修复剂，其特征在于，所述天然蛇纹石矿物粉末的颗粒直径≤10微米。
5、根据权利要求1到4任一项所述的以天然矿物为主要成分的减摩修复剂，其特征在于，是由包括以下步骤的制备方法制备而成的：
I、按照所述质量比将各组分进行配比；
II、将第I步中配比好的原料经球磨机混合后，在70～80℃的温度下均化处理18～24小时，再经球磨机研磨获得平均粒度0.5～1.2微米的粉体。
6、如权利要求1到5任一项所述的以天然矿物为主要成分的减摩修复剂的制备方法，包括以下步骤：
I、按照所述质量比将各组分进行配比；
II、将第I步中配比好的原料经球磨机混合后，在70～80℃的温度下均化处理18～24小时，再经球磨机研磨获得平均粒度0.5～1.2微米的粉体。
7、一种含有如权利要求1至5任一项所述的减摩修复剂的减摩修复凝胶，含有：60～70质量份的所述减摩修复剂与30～40质量份的润滑油。
8、根据权利要求7所述的减摩修复凝胶，其特征在于，是由包括以下步骤的方法制备而成的：将所述配比的减摩修复剂与润滑油相混合，在70～80℃温度下搅拌2～3小时。
9、一种含有如权利要求1至5任一项所述的减摩修复剂的减摩修复润滑脂，含有相混合的1～3质量份的所述减摩修复剂与97～99质量份的工业润滑脂。
10、一种含有如权利要求1至5任一项所述的减摩修复剂的减摩修复润滑油，含有0.5～2质量份的减摩修复剂与98～99.5质量份的工业润滑油。
11、根据权利要求10所述的减摩修复润滑油，其特征在于，是由包括以下步骤的方法制备而成的：将以上配比的减摩修复剂与工业润滑油相混合，在70～80℃温度下搅拌2～3小时。
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