CN102703179A - 一种高速全钢角接触轴承用导热润滑脂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高速全钢角接触轴承用润滑脂及其制备方法，高速全钢角接触轴承用润滑脂由以下重量百分含量的原料组成：钡基润滑脂85-95%，导热剂3-10%，抗氧剂2-5%。本发明的技术方案是以复合钡基润滑脂为基础，加入导热剂，即纳米粒子，使其具有更高的速度系数、更好的导热性能，使轴承具有低噪音、低温升、低振动和更长的使用寿命。解决目前国产润滑脂速度系数达不到运转要求、导热性不好的的局面，省去电主轴供油装置，降低高速全钢角接触轴承运转时的噪音，温升与振动值。

Description

一种高速全钢角接触轴承用导热润滑脂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种润滑脂，尤其涉及一种适合高速全钢角接触轴承使用的导热润滑脂,同时还涉及一种该润滑脂的制备方法。
背景技术
随着数控机床向着高速度、高精度、高效率及环保性等方向的发展，要求机床电主轴的转速越来越高，轴承的发热量变大，热量如不及时散出去必定会导致轴承热变形，从而影响电主轴的运转精度和可靠性等。高速轴承作为电主轴的关键部件，润滑对滚动轴承的疲劳寿命和摩擦、磨损、温升、振动等有重要影响，没有正常的润滑，轴承就不能工作。润滑系统直接影响电主轴性能的好坏，进而影响到机床的加工精度、零件表面质量、生产效率等。一般来说，对于滚珠轴承若内径50mm以下，dmn值﹤30×104,采用润滑脂润滑；当dmn值在30×104～50×104之间时,选择润滑脂就应慎重,应选可在较高转速下工作的润滑脂。当dmn值在50×104～100×104之间时,应选择高速润滑脂,这类润滑脂通常是合成油制成的,并且基础油粘度较小;当dmn值大于100×104时,转速过高，产生的热量较大，由于润滑脂散热性能不如润滑油，一般建议使用润滑油起到润滑和散热的作用。由于电主轴供油装置是一套复杂的系统，某些方面难免有些缺陷，而且油润滑需要在电主轴上另外设计油路等，而一些由于结构限制而不适合油路存在，只能使用脂润滑，因此对高性能润滑脂的需求越来越多。
滚动轴承采用润滑脂作为润滑介质，其优点在于润滑脂的流动性小，不容易出现泄漏，形成的油膜强度好，更利于滚动轴承的密封使用。同时，滚动轴承采用脂润滑还能延长润滑维持时间，使得轴承维护更为简单。如果在dmn值大于100×104时，依然可以使用润滑脂，机床主轴润滑系统不但可以省去供油系统、供气系统和油气混和雾化系统，而且一次性加注的脂润滑可以避免油雾排放污染环境危害人体健康、气路因故堵塞引起轴承和主轴失效等。
全钢角接触轴承与混合陶瓷球轴承具有价格低廉，高速下噪音低，稳定性好等特点，所以国内中低端高速电主轴中还是以使用全钢角接触轴承为主。关于高速轴承用润滑脂的文献也不少，例如中国专利公报公开了一种公开号为：CN101240207A，名称为一种滚珠轴承润滑脂的制备的发明专利申请，其特别应用于汽车部件及附件，所述的润滑脂由基础油和稠化剂组成，其中，稠化剂为脂环族脲与脂肪脲。中国专利公报还公开了一种公开号为：CN102027102A，名称为：高速轴承润滑脂的发明专利申请，其是采用脲基润滑脂，速度系数可达170万。中国专利公报公开了一种公开号为：CN101812350A，名称为：一种高速轴承润滑脂的制备的发明专利申请，所述的润滑脂由基础油和稠化剂组成，能够满足速度系数大于200万的轴承润滑，并可以在寒冷的环境中完全润滑。以上专利文献中提到的技术方案，润滑脂稠化剂均以脲基为主，生产工艺复杂，润滑脂的导热性不理想。
针对高速全钢角接触轴承使用的润滑脂，国外高速润滑脂价格又十分昂贵，制约了我国高速机床行业的发展，因此急需一种润滑脂，具有运转平滑，导热性好，低温升，低噪声，低振动，不含重金属，长寿命，可在高速和超高速下平稳工作，可以代替油润滑等特点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适合高速全钢角接触轴承用的润滑脂，适用于速度系数为100万到150万范围内。
本发明的目的还在于提供了一种高速全钢角接触轴承用导热润滑脂的制备方法。
为了实现上述目的，本发明的技术方案采用了一种高速全钢角接触轴承用润滑脂，由以下重量百分含量的原料组成：
钡基润滑脂85-95%
导热剂3-10%
抗氧剂2-5%。
所述的钡基润滑脂为市售商品。外观为米黄色，基础油为合成油，滴点温度为260℃，工作锥入度为265-2950.1mm，使用范围为-30-200℃。
所述的导热剂由纳米粒子组成。
所述的导热剂为纳米氮化硅镁，纳米碳化硅，纳米氮化铝，纳米氮化硼，高球形度氧化铝及纳米氮化硅中的一种或其任意组合。
所述的各纳米粒子的平均粒径是45-55nm。
所述的抗氧剂是T502A，化学名为2,6-二叔丁基苯酚，其含量≥75%，其它组分为同类屏蔽酚抗氧剂,市售商品。
本发明的技术方案还采用了一种高速全钢角接触轴承用润滑脂，包括以下步骤：将重量百分含量为3-10%的导热剂加入到重量百分含量为2-5%的抗氧剂中，经磁力搅拌25—35min后，进行超声波分散25—35min，利用超声空化时产生的局部高温、高压或强冲击波，大幅弱化纳米粒子间的作用能，有效地防止纳米粒子团聚，而使之充分分散；称取重量百分含量为85-95%的钡基润滑脂，加热到70-80℃的温度，恒温保持8—15min，将超声分散后的抗氧剂及导热剂加入倒钡基润滑脂内，分散30min，冷却3小时后，温度接近室温即可；然后研磨2—4遍，即得到本发明的高速全钢角接触轴承用润滑脂。
本发明的技术方案与现有技术相比具有如下优点：
1）本发明的高速全钢角接触轴承专用导热润滑脂制备方法简单实用，制备成本低，储存安定性好。
2）本发明的高速全钢角接触轴承专用润滑脂与未处理的钡基润滑脂相比，经四球摩擦实验证明：摩擦系数降低20-40%，磨斑直径降低30-60%。
3）本发明的高速全钢角接触轴承专用润滑脂与未处理的钡基润滑脂相比，经高速试验机证明：本发明的润滑脂最高速度系数为150万，在最高转速下，全钢轴承的振动值、噪音值、温升值符合技术标准JB/T10801.3-2007，未处理的钡基润滑脂最高速度系数为90万，超过90万后，轴承噪音值、振动值变大，外圈温度迅速升高。
4）本发明的高速全钢角接触轴承专用润滑脂与未处理的钡基润滑脂相比，在导热性方面性能优良，本发明的润滑脂可以迅速把热量传递出去，轴承温度能够降低1-5℃。
本发明的技术方案是以复合钡基润滑脂为基础，加入导热剂，即纳米粒子，使其具有更高的速度系数、更好的导热性能，使轴承具有低噪音、低温升、低振动和更长的使用寿命。解决目前国产润滑脂速度系数达不到运转要求、导热性不好的的局面，省去电主轴供油装置，降低高速全钢角接触轴承运转时的噪音，温升与振动值。
具体实施方式
实施例1
按重量百分含量称取5%的2,6-二叔丁基苯酚加入烧杯中，按重量百分含量称取10%的纳米氮化硅镁加入到烧杯中，采用磁力搅拌机中搅拌30min后，进行超声波分散30min，利用超声空化时产生的局部高温、高压或强冲击波，大幅弱化纳米粒子间的纳米作用能，有效地防止纳米粒子团聚而使之充分分散。按质量称取85%的钡基润滑脂，加热到70℃，恒温10分钟，将超声分散后导热剂加入到钡基润滑脂内，用超声波乳化机分散30分钟，冷却后用三辊研磨机研磨三遍，即得到润滑脂。
实施例2
按重量百分含量称取4%的2,6-二叔丁基苯酚加入烧杯中，按重量百分含量称取6%的纳米粒子——纳米碳化硅和纳米氮化铝,其中纳米碳化硅3%,纳米氮化铝3%加入到烧杯中，采用磁力搅拌机中搅拌25min后，进行超声波分散25min，利用超声空化时产生的局部高温、高压或强冲击波，大幅弱化纳米粒子间的纳米作用能，有效地防止纳米粒子团聚而使之充分分散。按质量称取90%的钡基润滑脂，加热到75℃，恒温10分钟，将超声分散后导热剂加入到钡基润滑脂内，用超声波乳化机分散25分钟，冷却后用三辊研磨机研磨三遍，即得到润滑脂。
实施例3
按重量百分含量称取2%的2,6-二叔丁基苯酚加入烧杯中，按重量百分含量称取3%的纳米氮化硼及纳米氮化硅，其中，纳米氮化硼2%，纳米氮化硅1%，加入到烧杯中，采用磁力搅拌机中搅拌25min后，进行超声波分散25min，利用超声空化时产生的局部高温、高压或强冲击波，大幅弱化纳米粒子间的纳米作用能，有效地防止纳米粒子团聚而使之充分分散。按质量称取95%的钡基润滑脂，加热到80℃，恒温10分钟，将超声分散后导热剂加入到钡基润滑脂内，用超声波乳化机分散30分钟，冷却后用三辊研磨机研磨三遍，即得到润滑脂。

Claims (10)

1.一种高速全钢角接触轴承用润滑脂，其特征在于：由以下重量百分含量的原料组成：
钡基润滑脂85-95%
导热剂3-10%
抗氧剂2-5%。
2.根据权利要求1所述的高速全钢角接触轴承用润滑脂，其特征在于：所述的导热剂由纳米粒子组成。
3.根据权利要求2所述的高速全钢角接触轴承用润滑脂，其特征在于：所述的导热剂为纳米氮化硅镁，纳米碳化硅，纳米氮化铝，纳米氮化硼，高球形度氧化铝及纳米氮化硅中的一种或其任意组合。
4.根据权利要求3所述的高速全钢角接触轴承用润滑脂，其特征在于：所述的各纳米粒子的粒径范围为30-80nm，平均粒径为45-55nm。
5.根据权利要求1所述的高速全钢角接触轴承用润滑脂，其特征在于：所述的抗氧剂是T502A，化学名为2,6-二叔丁基苯酚，其含量≥75%，其它组分为同类屏蔽酚抗氧剂。
6.一种高速全钢角接触轴承用润滑脂的制备方法，包括以下步骤：将重量百分含量为3-10%的导热剂加入到重量百分含量为2-5%的抗氧剂中，经磁力搅拌25-35min后，进行超声波分散25-35min，利用超声空化时产生的局部高温、高压或强冲击波，大幅弱化纳米粒子间的作用能，有效地防止纳米粒子团聚，而使之充分分散；称取重量百分含量为85-95%的钡基润滑脂，加热到70-80℃的温度，恒温保持8-15min，将超声分散后的抗氧剂及导热剂加入倒钡基润滑脂内，分散30min，冷却3小时后，温度接近室温即可,研磨2—4遍，即得到高速全钢角接触轴承用润滑脂。
7.根据权利要求6所述的高速全钢角接触轴承用润滑脂的制备方法，其特征在于：所述的导热剂由纳米粒子组成。
8.根据权利要求6所述的高速全钢角接触轴承用润滑脂的制备方法，其特征在于：所述的导热剂为纳米氮化硅镁，纳米碳化硅，纳米氮化铝，纳米氮化硼，高球形度氧化铝及纳米氮化硅中的一种或其任意组合。
9.根据权利要求6所述的高速全钢角接触轴承用润滑脂的制备方法，其特征在于：所述的各纳米粒子的平均粒径是45-55nm。
10.根据权利要求6所述的高速全钢角接触轴承用润滑脂的制备方法，其特征在于：所述的抗氧剂是T502A，化学名为2,6-二叔丁基苯酚，其含量≥75%，其它组分为同类屏蔽酚抗氧剂。
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