CN101402895B - 一种具有超润滑减摩作用的润滑油添加剂 - Google Patents
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Abstract
本发明属于机械工程技术、自修复材料、润滑油制备工艺领域，涉及一种应用于金属摩擦磨损过程中原位修复磨损金属表面、具有自修复功能的自修复材料润滑油添加剂。该润滑油添加剂由蛇纹石、石英岩粉体和表面活性剂组成，表面活性剂为蛇纹石和石英岩粉体质量的0.005％，将粉体添加于润滑油中，得到含复合添加剂的润滑油。该润滑油添加剂在金属的磨损表面上形成的自修复膜层，使金属摩擦副表面超硬、超滑，摩擦系数极小，起到耐磨、减摩作用，大大改善摩擦副的接触条件，提高机械零件的服役寿命。并且无毒，属于环境友好材料，制备工艺简单，表面修饰工艺操作方便，适合大规模工业生产及应用。
Description
技术领域
本发明属于机械工程技术、自修复材料、润滑油制备工艺领域，涉及一种应用于金属摩擦磨损过程中原位修复磨损金属表面、具有自修复功能的自修复材料润滑油添加剂。
背景技术
目前，自修复材料主要成分为羟基硅酸镁-蛇纹石为主的复杂矿石粉体、少量催化剂和添加剂，添加于载体润滑剂中。它的特点是在机械装置不解体的情况下，可在运行过程中完成铁基金属磨损部位的自修复过程，通过生成减摩性能优异的金属陶瓷保护层，避免摩擦副金属表面的直接接触，使摩擦表面硬度和光洁度提高，摩擦系数大幅度降低；同时，可在装备运行中完成对铁基金属磨损部位的自修复过程，延长设备的使用寿命。实际应用结果表明：95.6％392件经过一个中修期的气缸套的内表面呈乌黑亮色，摩擦面光滑明亮，绝无贯通拉伤，磨损量很小，平均不到0.04mm，有的甚至是零磨损，在金属表面已覆有金属陶瓷层。而其它未添加修复材料机车气缸套平均磨损量为0.15mm，合格率不足40％，部分机车在中修时气缸套全部报废。
自修复材料一般以润滑油或润滑脂作为载体，带到摩擦副表面。在摩擦能的作用下，材料与金属表面发生化学反应，生成一层特殊的耐磨保护层。因制备方法不同，得到1～40μm左右的团聚体，加入基础油后，容易产生沉淀和分离，影响自修复材料的自修复能力。同时，该自修复材料可在铁基金属摩擦表面生成减摩性能极为优良的金属陶瓷层，而对于铁基材料合金元素如Cr、Ni含量较高、表面镀Cr、Ni及有色金属的摩擦磨损中，只起到一般的润滑作用，而无自修复作用。一些高合金材料，如Cr、Ni含量高的合金钢，表面不容易在摩擦磨损中形成自修复膜层。
发明内容
本发明的目的是提出一种具有超润滑减摩作用的润滑油添加剂，机械设备运行时，在摩擦能量的作用下，该润滑油添加剂能够在钢铁磨损表面原位形成具有硬度高(耐磨)、摩擦系数极低(减摩)、避免金属表面直接接触，提高设备服役寿命的自修复保护陶瓷膜层。
本发明的技术方案是：一种具有超润滑减摩作用的润滑油添加剂，该润滑油添加剂由蛇纹石、石英岩粉体和表面活性剂组成，表面活性剂为蛇纹石和石英岩粉体质量的0.005％；
具体制备步骤为：
(1)制备粉体：蛇纹石、石英岩矿石分别经过球磨，成为粒度小于5μm粉体；
(2)制备复合粉体：将蛇纹石和石英岩超细矿石复合粉体按照任一比例混合，石英岩质量百分数从0％-100％，添加表面活性剂，继续球磨4-8h，对复合粉体进行表面修饰和混合，使混合粉体充分均匀化，制得复合粉体，修饰后的超细复合粉体在润滑油中具有良好的悬浮性能和相容性能；
(3)分散于润滑油(脂)中：将上述修饰混合后的超细复合粉体作为润滑油添加剂，按照质量百分数为1～4％的比例加入到润滑油(脂)中，采用超声波进行充分搅拌、分散，制得含有复合粉体的润滑油。
表面活性剂为油酸或钛酸丁酯。
本发明的有益效果是：
(1)采用本发明，机械设备金属摩擦副在运转的过程中，在运行的初时阶段(1-10h内)，可以在金属的磨损表面上形成自修复膜层，防止机械设备的金属摩擦表面产生磨损；
(2)采用本发明，随着机械设备运转同时，添加剂不断向磨损表面转移，逐步形成一层光滑、致密、完整、与金属表面结合良好的自修复膜层，使金属摩擦副表面超硬、超滑，摩擦系数极小，起到耐磨、减摩作用，大大改善摩擦副的接触条件，提高机械零件的服役寿命；
(3)本发明的制备工艺简单，表面修饰工艺操作方便；
(4)本发明为无机非金属材料，无毒，属于环境友好材料，适合大规模工业生产及应用；
(5)本发明的原料为矿石，易于取得，价格低廉。
目前金属摩擦磨损自修复技术成为研究热点，蛇纹石和石英岩超细矿石复合粉体的制备及其作为润滑油添加剂应用的研究成为材料、物理、化学、环保领域的一个应用热点。本技术的应用可以为金属摩擦副耐磨减摩技术在工业大规模应用提供技术支持。
附图说明
图1应用实施例1制备的具有超润滑减摩作用的润滑油添加剂条件下，渗碳钢表面SEM图；
图2未应用具有超润滑减摩作用的润滑油添加剂条件下，渗碳钢表面SEM图；
图345钢试样在应用实施例1制备的具有超润滑减摩作用的润滑油添加剂条件下磨损表面SEM图；
图445钢试样在应用实施例1制备的具有超润滑减摩作用的润滑油添加剂条件下的摩擦系数/时间曲线。
具体实施方式
实施例1
制备蛇纹石和石英岩超细矿石复合粉体比例1∶1的具有超润滑减摩作用的润滑油添加剂：
(1)制备粉体：蛇纹石、石英岩矿石分别经过球磨，成为粒度小于5μm粉体；
(2)制备复合粉体：将蛇纹石和石英岩超细矿石复合粉体按照1∶1比例混合，添加粉体质量百分数为0.005％的油酸，继续球磨6h，对复合粉体进行表面修饰和混合，使混合粉体充分均匀化，制得复合粉体，修饰后的超细复合粉体在润滑油中具有良好的悬浮性能和相容性能；
(3)分散于润滑油中：将上述修饰混合后的超细复合粉体作为润滑油添加剂，按照质量百分数为2％的比例加入到润滑油中，采用超声波进行充分搅拌、分散，制得含有复合粉体的润滑油。
Claims (2)
1.一种含有复合粉体的润滑油，其特征在于，该润滑油添加剂由蛇纹石、石英岩粉体和表面活性剂组成，表面活性剂为蛇纹石和石英岩粉体质量的0.005％；
具体制备步骤为：
(1)制备粉体：蛇纹石、石英岩矿石分别经过球磨，成为粒度小于5μm粉体；
(2)制备复合粉体：将蛇纹石和石英岩超细矿石复合粉体按照任一比例混合，石英岩质量百分数从0％-100％，添加表面活性剂，继续球磨4-8h，对复合粉体进行表面修饰和混合，使混合粉体充分均匀化，制得复合粉体，修饰后的超细复合粉体在润滑油中具有良好的悬浮性能和相容性能；
(3)分散于润滑油中：将上述修饰混合后的超细复合粉体作为润滑油添加剂，按照质量百分数为1～4％的比例加入到润滑油中，采用超声波进行充分搅拌、分散，制得含有复合粉体的润滑油。
2.根据权利要求1所述的一种含有复合粉体的润滑油，其特征在于，所述的表面活性剂为油酸或钛酸丁酯。
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