CN102827669B - 金属磨损自修复添加剂的制备方法、添加剂及润滑油 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种金属磨损自修复添加剂的制备方法，包括细化、纯化及粒子修饰等步骤，通过将金属磨损自修复材料粒子细化成纳米级微粒，并加以纯化和粒子修饰，从而改善修复材料微粒的分散悬浮特性，所制备的添加剂可预先添加分散于润滑油中，并获得性能稳定的具有金属磨损自修复功能的润滑油。

Description

金属磨损自修复添加剂的制备方法、添加剂及润滑油

技术领域

本申请涉及石油化工技术领域，特别是涉及一种具有金属磨损自修复功能的添加剂的制备方法及采用该方法制备的添加剂，以及包含该添加剂的润滑油。

背景技术

一直以来，机械设备由于金属摩擦导致的磨损，是造成各种机械设备或部件失效的主要原因之一，由此造成的经济损失极其巨大。因此，如何降低或克服因金属摩擦导致的磨损和失效，是全世界面临的急需解决的技术难题。为

金属磨损自修复技术提供了一种全新的机械装备和机械零件减磨材料，其核心是一种由羟基硅酸镁等多种矿物成分、添加剂和催化剂等构成的超细粉体组合材料(如中国发明专利申请200610016184.6中公开的一些减磨材料的成分)，并添加到各种类型的润滑油或润滑脂中使用。

润滑油或润滑脂作为载体，将修复材料的微细粉粒送入摩擦副的工作表面上，在金属摩擦过程中，在摩擦、生热、力化学的综合作用下，在金属摩擦表面生成减磨性能优异的金属陶瓷保护层，使摩擦表面硬度和光洁度提高，摩擦系数大幅度降低，并使已经磨损的部位恢复到原来的尺寸，完成铁基金属磨损部位的自行修复，大幅度延长设备的使用寿命，节约能耗。应用这项新技术不仅能预防机件磨损，还能自行修复处于长期运行中已磨损的机件磨擦表面，具有广阔的应用前景。

以轴承为例，我国生产的轴承精度已能达到国际同类产品水平，但受钢材和热处理工艺等的影响，轴承的使用寿命和疲劳度与国际标准还有部分差距。

经国家轴承质量监督检验中心试验检测，使用“金属磨损自修复材料”的6205-2RS1×1轴承达到额定寿命13倍，仍能保持旋转精度和试前游隙，套圈滚道和滚动体基本没有磨损。

这一试验表明：使用“金属磨损自修复材料”能使轴承寿命提高，保持产品精度不变和恢复产品精度。由此可减少机械装备因轴承失效导致的事故和重大损失，减少设备停机维修时间，提高设备利用率。

交通运输方面，以燃油为能源的汽车、火车、船舶，其内燃机在使用中发生的内部磨损和燃油消耗率逐步增大，用“金属磨损自修复材料”可减少机件磨损，提高发动机使用寿命，降低燃油消耗。

但是，现有的金属磨损自修复材料的主体具有矿石属性，其比重远大于润滑油，并且仅仅通过简单的破碎、研磨后所获得的材料，其本体难以克服颗粒较大且不均匀的缺陷，添加在润滑油中后，容易产生沉淀或团聚及其他负面问题。

因此，目前该类产品不能在润滑油中充分弥散、悬浮，难以与润滑油充分结合，无法以“先添加剂”的形式存在，这种缺陷和不足给该类产品的应用和推广造成了很大的不便和障碍。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷和不足，本发明的一个目的在于提供一种可以修复金属摩擦磨损、改善金属摩擦的添加剂的制备方法。

本发明的另一个目的在于还提供一种采用该制备方法制备的添加剂。

本发明的另一个目的在于还提供一种包含该添加剂的润滑油。

本发明的技术方案如下：

一种金属磨损修复剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)细化，将微米级的添加剂微粒，细化至纳米级微粒；(2)纯化，将细化的纳米级添加剂微粒中杂质去除；(3)悬浮，将纯化后的添加剂加入悬浮液中，匀质分散。

可选的，所述细化步骤中，细化时添加三乙醇胺分散剂。

可选的，所述细化步骤在精细球磨机中进行。

可选的，所述步骤(2)中，采用磁选或浮选的方式去除杂质，所述杂质为氧化硅及温石棉。

可选的，所述步骤(3)中，悬浮液为低碱值合成磺酸钙和聚异丁烯双丁二酰亚胺按照容量1∶1比例配置的混合液，且添加剂和悬浮液的比例为1∶8。

可选的，所述步骤(3)中，添加剂和悬浮液混合后，在匀质机中进行20分钟的超声分散。

一种金属磨损自修复添加剂，其特征在于：所述金属磨损自修复添加剂为依照上述方法制备。

一种润滑油，其特征在于：所述润滑油中均匀添加有如上所述方法制备的金属磨损自修复添加剂。

可选的，所述添加剂和基础润滑油的容积比例为1.5～3∶1000。

本发明的技术效果在于：通过对现有的金属磨损自修复材料进行细化、纯化、粒子修饰，将现有的难以悬浮于润滑油中的金属磨损自修复材料，转变为可均匀分布悬浮于润滑油中的添加剂。

首先，在自修复材料细化过程中，使得微米级的矿物微粒，进一步达到纳米级粒子的程度，从而使得自修复材料具备了纳米微粒所具备的独特的效果。

其次，将细化的纳米级的自修复材料中，利用纯化过程，将其中混杂的有害的物质微粒清除，有害微粒包括硅及其化合物，以及对环境有害的温石棉组分。

再次，通过低碱值合成磺酸钙和聚异丁烯双丁二酰亚胺的混合溶液对纯化后的纳米级的自修复材料微粒进行粒子修饰，经匀质后可获得的稳定的混悬液，金属摩擦自修复添加剂微粒不会产生团聚现象，可以很好的扩散在润滑油中，并获得性质稳定的、带有自修复添加剂的润滑油。

本发明所指的金属磨损自修复材料是指核心由羟基硅酸镁等多种矿物成分、添加剂和催化剂等构成的超细粉体组合材料，包括蛇纹岩等矿物组分。

本发明所制备的润滑油，不但具备润滑(抗磨)、清洁、降温、抗氧化、密封的常规功能，而且还具有金属磨损自修复功能，可以在一定程度上恢复机件磨损表面。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明做进一步说明。

本发明的金属磨损自修复添加剂的制备方法，包括：

(1)细化，将现有的羟基硅酸镁为核心的微米级粉体组合材料，添加三乙醇胺分散剂，在精细球磨机中研磨至纳米级微粒。

(2)纯化，将细化所得的混合三乙醇胺的纳米级金属摩擦自修复材料微粒，利用磁选或浮选的方式，将其中混杂的硅化合物及温石棉等杂质去除。

(3)粒子修饰，按照1∶1配制低碱值合成磺酸钙和聚异丁烯双丁二酰亚胺混合溶液做为分散剂，并按照纯化后的自修复材料与配制的分散剂以1∶8的比例混合，然后经匀质机进行20分钟超声分散，所得混悬液即为本发明的具有金属摩擦自修复功能的添加剂。

经上述制备方法所获得的金属摩擦自修复材料，不但本身经超微粉碎为颗粒均匀的纳米级微粒，具备了纳米级材料的独特特性，而且经过纯化后，可以剔除其中混杂的硅化合物等硬质杂质，进一步提高了作为摩擦损伤自修复的能力，还利用三乙醇胺溶液、T104(低碱值合成磺酸钙)及T154(聚异丁烯双丁二酰亚胺)混合液对所制备的纳米微粒进行粒子修饰，改善了自修复材料微粒本身由于具有矿石属性，难于分散悬浮于润滑油中的特性，使得本制备方法制备的自修复材料具备了可作为预先添加的添加剂(简称为“先添加剂”，现有的添加剂由于无法预先添加，相对简称为“后添加剂”)使用。

正是由于本发明的制备方法所制备的添加剂，改善了自修复材料微粒的悬浮特性，使得本发明的制备方法所制备的添加剂可以混合悬浮于润滑油中，故将本制备方法所制备的添加剂，均匀混合于作为基础润滑油中，即可制成本发明的具备金属摩擦自修复功能的润滑油。

润滑油中由于包含有本发明所制备的自修复添加剂，该添加剂通过对自修复材料微粒粒径的改变和修饰，再结合自修复材料本身的化学特性，该润滑油在机械设备的摩擦时，在摩擦、生热、力化学的综合作用下，在金属摩擦表面生成减磨性能优异的金属陶瓷保护层，使摩擦表面硬度和光洁度提高，摩擦系数大幅度降低，并使已经磨损的部位恢复到原来的尺寸，完成铁基金属磨损部位的自行修复，大幅度延长设备的使用寿命，节约能耗。因此不但能降低机件表面自身的摩擦系数，减小摩擦以及由于摩擦而产生的磨损，而且还能减少因磨损而产生的磨粒对机件表面的磨损、能降低润滑油工作温度。

作为一种优选的实施例，经本发明制备方法所得的添加剂，可按照2∶1000的比例与润滑油进行配置混合。

Claims (8)

1.一种金属磨损自修复添加剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)细化，将以羟基硅酸镁为核心的微米级的添加剂微粒，细化至纳米级微粒；细化时添加三乙醇胺分散剂；

(2)纯化，将细化的纳米级添加剂微粒中杂质去除；

(3)悬浮，将纯化后的添加剂加入悬浮液中，经匀质分散后即可；

所述悬浮液为低碱值合成磺酸钙和聚异丁烯双丁二酰亚胺按照容量1:1比例配置的混合液。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述细化步骤在精细球磨机中进行。

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，采用磁选或浮选的方式去除杂质，所述杂质为氧化硅及温石棉。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，所述添加剂和悬浮液的比例为1:8。

5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，添加剂和悬浮液混合后，在匀质机中进行20分钟的超声分散。

6.一种金属磨损自修复添加剂，其特征在于：所述金属磨损自修复添加剂为依照权利要求1所述方法制备。

7.一种润滑油，包括基础润滑油，其特征在于：所述润滑油中均匀添加有如权利要求1所述方法制备的金属磨损自修复添加剂。

8.如权利要求7所述的润滑油，其特征在于：所述添加剂和基础润滑油的容积比例为1.5～3:1000。