CN101570709B - 一种适用于发动机的AlcPdaXb合金粉机油添加剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适用于发动机的AlcPdaXb合金粉机油添加剂及其制备方法，该机油添加剂的成分按照原子百分比计为AlcPdaXb，其中X表示Li、Fe、Co、Cr、V、Mn、Ru、Re或Os元素之一；a的原子百分比用量为10～35，b的原子百分比用量为5～20，c的原子百分比用量为100-(a+b)；所述机油添加剂的用量为100g的机油中加入0.1 g～0.5g；所述机油添加剂的维氏硬度大于等于7GPa，且维氏硬度与杨氏模量之比为0.03～0.12。含有本发明AlcPdaXb合金粉机油添加剂的机油能够节省2.5～4.0％的发动机燃油。

Description

一种适用于发动机的AlcPdaXb合金粉机油添加剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种添加剂，更特别地说，是指一种适用于发动机的机油添加剂，该机油添加剂成分为粒度5nm～10μm的AlcPdaXb合金粉。
背景技术
机油，即发动机润滑油，被誉为汽车的“血液”，能对发动机起到润滑、清洁、冷却、密封、减磨等作用。
随着纳米材料和纳米摩擦学的不断发展，近年来，国内外学者在开发优异的抗磨减摩和抗极压性能的机油添加剂的过程中，逐渐将注意力转向纳米材料，并对其进行了一系列摩擦学性能研究，取得了良好的效果。尽管许多学者在研究中将各类纳米材料作为机油的添加剂，取得了一定的效果。但是所采用的添加剂大多数原料价格昂贵、制备工艺复杂，并不符合经济效益的要求和环保的需要，严重制约了其推广和应用。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种适用于发动机的AlcPdaXb合金粉机油添加剂，是在现有应用于发动机的机油中加入一定量的AlcPdaXb合金粉作为机油添加剂，含有本发明AlcPdaXb合金粉机油添加剂的机油能够节省2.5～4.0％的发动机燃油。
本发明的目的之二是提出一种制备AlcPdaXb合金粉机油添加剂的方法。
本发明是一种适用于发动机的AlcPdaXb合金粉机油添加剂，其特征在于：该机油添加剂的成分按照原子百分比计为AlcPdaXb，其中X表示Li、Fe、Co、Cr、V、Mn、Ru、Re或Os元素之一；a的原子百分比用量为10～35，b的原子百分比用量为5～20，c的原子百分比用量为100-(a+b)；
所述机油添加剂的用量为100g的机油中加入0.1～0.5g；
所述机油添加剂的维氏硬度大于等于7GPa，且维氏硬度与杨氏模量之比为0.03～0.12。
制备一种适用于发动机的AlcPdaXb合金粉机油添加剂有下列步骤：
第一步：按照AlcPdaXb的原子百分比配比进行配料；
其中X表示Li、Fe、Co、Cr、V、Mn、Ru、Re或Os元素之一；
a的原子百分比用量为10～35，b的原子百分比用量为5～20，c的原子百分比用量为100-(a+b)；
第二步：感应熔炼制块状AlcPdaXb合金
将第一步配得的AlcPdaXb原料放入感应熔炼炉中；
熔炼条件：抽真空至1×10-2Pa～5×10-3Pa，充入氩气，保持炉内压力为-0.04MPa～-0.06MPa；熔炼温度1000℃～1500℃，熔炼5min～10min后，随炉冷却至25℃～40℃后取出，制得块状AlcPdaXb合金；
第三步：雾化制AlcPdaXb合金粉
将第二步制得的块状AlcPdaXb合金放入雾化制粉设备的感应炉中；
雾化制粉条件：抽真空至1×10-2pa～5×10-3Pa，充入氩气，保持炉内压力为-0.04MPa～-0.06MPa；待块状AlcPdaXb合金熔体温度达到1000℃～1500℃时开始雾化喷粉，雾化喷粉时的冷却介质为氩气，气压为1MPa～3MPa；雾化喷粉得到的AlcPdaXb合金粉末粒度小于等于50μm；
第四步：气流磨制微纳米粉
将第三步制得的粒度小于等于50μm的AlcPdaXb合金粉末采用气流磨粉碎成为5nm～10μm的AlcPdaXb合金粉末；
第五步：添加剂的加入
按照100g的机油中加入0.1～0.5g的用量将第四步制得的粒度5nm～10μm的AlcPdaXb合金粉末添加到发动机机油中，搅拌均匀，即得到含有AlcPdaXb合金粉末添加剂的机油。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明做进一步的详细说明。
本发明是一种适用于发动机AlcPdaXb合金粉机油添加剂，该机油添加剂的成分按照原子百分比计为AlcPdaXb，其中X表示Li、Fe、Co、Cr、V、Mn、Ru、Re或Os元素之一；a的原子百分比用量为10～35，b的原子百分比用量为5～20，c的原子百分比用量为100-(a+b)；
所述机油添加剂的用量为100g的机油中加入0.1g～0.5g；
所述机油添加剂的维氏硬度大于等于7GPa，且维氏硬度与杨氏模量之比为0.03～0.12。
制备一种适用于发动机的AlcPdaXb合金粉机油添加剂有下列步骤：
第一步：按照AlcPdaXb的原子百分比配比进行配料；
其中X表示Li、Fe、Co、Cr、V、Mn、Ru、Re或Os元素之一；
a的原子百分比用量为10～35，b的原子百分比用量为5～20，c的原子百分比用量为100-(a+b)；
第二步：感应熔炼制块状AlcPdaXb合金
将第一步配得的AlcPdaXb原料放入感应熔炼炉中；
熔炼条件：抽真空至1×10-2Pa～5×10-3Pa，充入氩气，保持炉内压力为-0.04MPa～-0.06MPa；熔炼温度1000℃～1500℃，熔炼5min～10min后，随炉冷却至25℃～40℃后取出，制得块状AlcPdaXb合金；
第三步：雾化制AlcPdaXb合金粉
将第二步制得的块状AlcPdaXb合金放入雾化制粉设备的感应炉中；
雾化制粉条件：抽真空至1×10-2Pa～5×10-3Pa，充入氩气，保持炉内压力为-0.04MPa～-0.06MPa；待块状AlcPdaXb合金熔体温度达到1000℃～1500℃时开始雾化喷粉，雾化喷粉时的冷却介质为氩气，气压为1MPa～3MPa；雾化喷粉得到的AlcPdaXb合金粉末粒度小于等于50μm；
第四步：气流磨制微纳米粉
将第三步制得的粒度小于等于50μm的AlcPdaXb合金粉末采用气流磨粉碎成为5nm～10μm的AlcPdaXb合金粉末；
第五步：添加剂的加入
按照100g的机油中加入0.1～0.5g的用量将第四步制得的粒度5nm～10μm的AlcPdaXb合金粉末添加到发动机机油中，搅拌均匀，即得到含有AlcPdaXb合金粉末添加剂的机油。
实施例1：Al70Pd13Mn17机油添加剂
第一步：按照Al70Pd13Mn17的原子百分比配比进行配料；
第二步：感应熔炼制块状Al70Pd13Mn17合金
将第一步配得的Al70Pd13Mn17原料放入感应熔炼炉中；
熔炼条件：抽真空至5×10-3Pa，充入氩气，保持炉内压力为-0.05MPa；熔炼温度1500℃，熔炼5min后，随炉冷却至25℃取出，制得块状Al70Pd13Mn17合金；
第三步：雾化制Al70Pd13Mn17合金粉
将第二步制得的块状Al70Pd13Mn17合金放入雾化制粉设备的感应炉中；
雾化制粉条件：抽真空至1×10-2Pa，充入氩气，保持炉内压力为-0.05MPa；待块状Al70Pd13Mn17合金熔体温度达到1100℃时开始雾化喷粉，雾化喷粉时的冷却介质为氩气，气压为2MPa；雾化喷粉得到粒度小于50μm的Al70Pd13Mn17合金粉；
第四步：气流磨制微纳米粉
将第三步制得的粒度小于50μm的Al70Pd13Mn17合金粉采用气流磨粉碎成为平均粒度为5μm的Al70Pd13Mn17合金粉；
第五步：添加剂的加入
将第四步制得的粒度为5μm的Al70Pd13Mn17合金粉按照0.29wt％重量比添加到长城吉星15W/40SG型发动机机油中，并搅拌均匀，即得到含有Al70Pd13Mn17合金粉添加剂的机油。
将含有Al70Pd13Mn17合金粉添加剂的机油按照GB/T14951-2007《汽车节油技术评定方法》和GB18352.3-2005《轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国III、IV阶段)》标准进行性能评价。通过对1992年生产的日本进口原装尼桑CDUY31型汽车的发动机机油中添加与不添加添加剂进行汽车道路性能及污染物排放对比测试，评定该添加剂对汽车燃油经济性、动力性和排放污染物的影响。
道路性能和排放对比测试用仪器如下：
Figure G2009100848382D00041
汽车IV档等速行驶燃油消耗量对比测试数据如表1所示，汽车怠速排放污染物对比测试数据如表2所示。可见含有Al70Pd13Mn17合金粉添加剂的机油能够节省发动机燃油3.1～3.9％，提高发动机工作效率，明显降低污染物排放。
表1节油量综合评价结果
  项目     综合节油量(kg/100km)     综合节油率(％)
  市区模式     0.23     3.9
  城间模式     0.25     3.4
  快速车道     0.30     3.1
表2汽车怠速排放污染物测试数据
Figure G2009100848382D00051
采用实施例1的制备方法分别制出下表所列的机油添加剂：
元素 成分 成分 成分 成分 成分 成分 成分 成分 成分
Al 65 56 62 71 65 65 63 70.5 75
Pd 15 31 25 24 20 20 25 20.5 15
Li 13
Fe 5
Co 20
Cr 15
V 15
Mn 13
Ru 10
Re 9
Os 12
实施例2：Al80Pd10Os10机油添加剂
第一步：按照Al80Pd10Os10的原子百分比配比进行配料；
第二步：感应熔炼制块状Al80Pd10Os10合金
将第一步配得的Al80Pd10Os10原料放入感应熔炼炉中；
熔炼条件：抽真空至5×10-3Pa，充入氩气，保持炉内压力为-0.06MPa；熔炼温度1250℃，熔炼5min后，随炉冷却至35℃取出，制得块状Al80Pd10Os10合金；
第三步：雾化制Al80Pd10Os10合金粉
将第二步制得的块状Al80Pd10Os10合金放入雾化制粉设备的感应炉中；
雾化制粉条件：抽真空至1×10-2Pa，充入氩气，保持炉内压力为-0.06MPa；待块状Al80Pd10Os10合金熔体温度达到1150℃时开始雾化喷粉，雾化喷粉时的冷却介质为氩气，气压为2MPa；雾化喷粉得到粒度小于50μm的Al80Pd10Os10合金粉；
第四步：气流磨制微纳米粉
将第三步制得的Al80Pd10Os10合金粉采用气流磨粉碎成为粒度小于1μm的Al80Pd10Os10合金粉；
第五步：添加剂的加入
将第四步制得的粒度小于1μm的Al80Pd10Os10合金粉按照0.31wt％重量比添加到长城吉星15W/40SG型发动机机油中，并搅拌均匀，即得到含有Al80Pd10Os10合金粉添加剂的机油。
将含有Al80Pd10Os10合金粉添加剂的机油按照GB/T14951-2007《汽车节油技术评定方法》和GB18352.3-2005《轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国III、IV阶段)》标准进行性能评价。通过对1992年生产的日本进口原装尼桑CDUY31型汽车的发动机机油中添加与不添加添加剂进行汽车道路性能及污染物排放对比测试，评定该添加剂对汽车燃油经济性、动力性和排放污染物的影响。
道路性能和排放对比测试用仪器如下：
汽车IV档等速行驶燃油消耗量对比测试数据如表3所示，汽车怠速排放污染物对比测试数据如表4所示。可见含有Al80Pd10Os10合金粉添加剂的机油能够节省发动机燃油3.0～3.5％，提高发动机工作效率，明显降低污染物排放。
表3节油量综合评价结果
  项目     综合节油量(kg/100km)     综合节油率(％)
  市区模式     0.22     3.4
  城间模式     0.26     3.5
  快速车道     0.31     3.0
表4汽车怠速排放污染物测试数据
Figure G2009100848382D00071

Claims (3)

1.一种适用于发动机的AlcPdaXb合金粉机油添加剂，其特征在于：该机油添加剂的成分按照原子百分比计为AlcPdaXb，其中X表示Li、Fe、Co、Cr、V、Mn、Ru、Re或Os元素之一；a的原子百分比用量为10～35，b的原子百分比用量为5～20，c的原子百分比用量为100-(a+b)；
所述机油添加剂的用量为100g的机油中加入0.1g～0.5g；
所述机油添加剂的维氏硬度大于等于7GPa，且维氏硬度与杨氏模量之比为0.03～0.12；
所述机油添加剂的粒度为5μm～10μm。
2.根据权利要求1所述的适用于发动机的AlcPdaXb合金粉机油添加剂，其特征在于：所述机油添加剂是Al80Pd10Os10或者Al70Pd13Mn17。
3.制备如权利要求1所述的适用于发动机的AlcPdaXb合金粉机油添加剂的方法，其特征在于有下列步骤：
第一步：按照AlcPdaXb的原子百分比配比进行配料；
其中X表示Li、Fe、Co、Cr、V、Mn、Ru、Re或Os元素之一；
a的原子百分比用量为10～35，b的原子百分比用量为5～20，c的原子百分比用量为100-(a+b)；
第二步：感应熔炼制块状AlcPdaXb合金
将第一步配得的AlcPdaXb原料放入感应熔炼炉中；
熔炼条件：抽真空至1×10-2Pa～5×10-3Pa，充入氩气，保持炉内压力为-0.04MPa～-0.06MPa；熔炼温度1000℃～1500℃，熔炼5min～10min后，随炉冷却至25℃～40℃后取出，制得块状AlcPdaXb合金；
第三步：雾化制AlcPdaXb合金粉
将第二步制得的块状AlcPdaXb合金放入雾化制粉设备的感应炉中；
雾化制粉条件：抽真空至1×10-2Pa～5×10-3Pa，充入氩气，保持炉内压力为-0.04MPa～-0.06MPa；待块状AlcPdaXb合金熔体温度达到1000℃～1500℃时开始雾化喷粉，雾化喷粉时的冷却介质为氩气，气压为1MPa～3MPa；雾化喷粉得到的AlcPdaXb合金粉末粒度小于等于50μm；
第四步：气流磨制微纳米粉
将第三步制得的粒度小于等于50μm的AlcPdaXb合金粉末采用气流磨粉碎成为5μm～10μm的AlcPaXb合金粉末；
第五步：添加剂的加入
按照100g的机油中加入0.1～0.5g的用量将第四步制得的粒度5μm～10μm的AlcPdaXb合金粉末添加到发动机机油中，搅拌均匀，即得到含有AlcPdaXb合金粉末添加剂的机油。
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Application publication date: 20091104

Assignee: Shandong Wanzhong Technology Co., Ltd.

Assignor: Beihang University

Contract record no.: 2010370000320

Denomination of invention: AlcPdaXb alloy powder oil additive suitable for engine and preparation method thereof

License type: Exclusive License

Record date: 20100602

LICC Enforcement, change and cancellation of record of contracts on the licence for exploitation of a patent or utility model
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Granted publication date: 20120905

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