CN101407741B - 一种具有自修复作用的超细矿石粉体润滑油添加剂 - 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。该添加剂由石英岩超细粉体和表面活性剂组成，表面活性剂为石英岩粉体质量的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，适合大规模工业生产及应用。

Description

一种具有自修复作用的超细矿石粉体润滑油添加剂
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。
自修复材料一般通过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自修复作用的超细矿石粉体润滑油添加剂，机械设备运行时，在摩擦能量的作用下，该润滑油添加剂在钢铁磨损表面原位形成自修复保护陶瓷膜层，自修复保护陶瓷膜层具有硬度高(耐磨)，耐黏着磨损、疲劳磨损、磨粒磨损的性能好，避免金属表面直接接触，提高设备的服役寿命。
本发明的技术方案是：一种具有自修复作用的超细矿石粉体润滑油添加剂，该添加剂由石英岩超细粉体和表面活性剂组成，表面活性剂为石英岩粉体质量的0.005％；
具体制备步骤为：
(1)制备粉体：将石英岩矿石进行球磨，得到粒度在1～5μm的粉体；
(2)制备复合粉体：在石英岩粉体中添加表面活性剂，继续球磨4-8h，使粉体充分均匀化，得到复合粉体；
(3)分散于润滑油中：将上述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，充分搅拌或超声波分散，得到含有复合粉体的润滑油。
表面活性剂为油酸或钛酸丁酯。
石英岩为矿物名称，又称为石英玉、硅化木、木化石、木变石、树化玉，化学成分主要是二氧化硅(SiO2)。石英岩矿物种类以石英为主，其次玉髓，蛋白石十分稀少。其硬度可达到6.5～7.0，甚至达到8以上。不同产地的石英玉其成分及性能略有不同。
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过程中，在运行的初时阶段(1-10h内)，可以在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，随着机械设备运转的同时，添加剂不断向磨损表面转移，逐步形成一层光滑、致密、完整、与金属表面结合好的自修复膜层，使金属摩擦副表面光滑，具有超硬特性，耐黏着磨损、疲劳磨损，磨粒磨损的性能好，提高了机械零件的服役寿命；
(3)本发明制备工艺简单，表面修饰工艺操作方便；
(4)本发明为无机非金属材料，无毒，环境友好，复合粉体作为润滑油添加剂，适合大规模工业生产及应用；
(5)本发明的原料易于取得，价格低廉。
目前金属摩擦磨损自修复技术成为研究热点，石英岩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是应用实施例1制备的添加剂的润滑油条件下，45钢磨损金属表面自修复膜层的SEM形貌图；
图2是应用实施例2制备的添加剂的润滑油条件下，45钢磨损金属表面自修复膜层的SEM形貌图；
图3是应用实施例3制备的添加剂的润滑油条件下，45钢磨损金属表面自修复膜层的SEM形貌图。
具体实施方式
                            实施例1
以产自新疆的石英岩为原料制备具有自修复作用的超细矿石粉体润滑油添加剂：
(1)制备粉体：将石英岩矿石进行球磨，得到粒度在1～5μm的粉体；
(2)制备复合粉体：在石英岩粉体中添加粉体质量百分数为0.005％的油酸，继续球磨6h，使粉体充分均匀化，得到复合粉体；
(3)分散于润滑油中：将上述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，充分搅拌或超声波分散，得到含有复合粉体的润滑油。
                            实施例2
以产自云南的石英岩为原料制备具有自修复作用的超细矿石粉体润滑油添加剂：
(1)制备粉体：将石英岩矿石进行球磨，得到粒度在1～5μm的粉体；
(2)制备复合粉体：在石英岩粉体中添加粉体质量百分数为0.005％的油酸，继续球磨6h，使粉体充分均匀化，得到复合粉体；
(3)分散于润滑油中：将上述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，充分搅拌或超声波分散，得到含有复合粉体的润滑油。
                            实施例3
以产自辽宁的石英岩为原料制备具有自修复作用的超细矿石粉体润滑油添加剂：
(1)制备粉体：将石英岩矿石进行球磨，得到粒度在1～5μm的粉体；
(2)制备复合粉体：在石英岩粉体中添加粉体质量百分数为0.005％的油酸，继续球磨6h，使粉体充分均匀化，得到复合粉体；
(3)分散于润滑油中：将上述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，充分搅拌或超声波分散，得到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，该润滑油由复合粉体和润滑油组成；
具体制备步骤为：
(1)制备粉体：将石英岩矿石进行球磨，得到粒度在1～5μm的粉体；
(2)制备复合粉体：在石英岩粉体中添加表面活性剂，继续球磨4-8h，使粉体充分均匀化，得到复合粉体，其中，表面活性剂为石英岩粉体质量的0.005％；
(3)分散于润滑油中：将上述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，充分搅拌或超声波分散，得到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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