CN102965176B

CN102965176B - 防止润滑油中石墨添加剂团聚和沉淀的特种合金及其方法

Info

Publication number: CN102965176B
Application number: CN201210480153.1A
Authority: CN
Inventors: 熊伟; 徐英; 郭瑾; 王晓琼; 于思荣
Original assignee: China University of Petroleum East China
Current assignee: China University of Petroleum East China
Priority date: 2012-11-16
Filing date: 2012-11-16
Publication date: 2015-12-02
Anticipated expiration: 2032-11-16
Also published as: CN102965176A

Abstract

本发明公开了一种防止润滑油中石墨添加剂团聚和沉淀的特种合金及其处理石墨的方法，合金质量百分比组成如下：Cu20％-85％、Zn10-60％、Ni1％-20％、Mn1％-10％、Ce0.01％-5％、O0.01％-2％、Pt0.01％-0.5％、Mg0.01％-1％、Si0.01％-0.05％；利用熔炼法熔炼而成，经过加工得到10目-100目的合金颗粒。本发明提供的特种合金处理润滑油石墨添加剂的工艺简单易行，成本低廉，可保证微纳米石墨颗粒在润滑油中长期稳定存在，不发生团聚沉淀。

Description

防止润滑油中石墨添加剂团聚和沉淀的特种合金及其方法

技术领域

本发明涉及润滑油技术领域，尤其涉及的是一种防止润滑油中石墨添加剂团聚和沉淀的特种合金及其方法。

背景技术

石墨是传统的固体润滑材料，由于其特殊的层状晶体结构决定了石墨材料具有良好的润滑性能。早在50年代，许多石墨润滑产品就已相继被开发出来，如德国制造的世界著名的莱卡照相机中就使用了石墨粉作为机械部件的润滑材料。60年代我国也生产出了青铜含油石墨轴承，近年来国内“驰凯牌”节能减摩王添加剂以及“墨德隆”系列润滑油也纷纷问世。许多研究与实践表明，石墨运用于润滑油具有巨大经济效益而且具有许多自身的优点。

常规石墨的粒度为微米级，其由于密度与润滑油相差较大，易于沉降。亚微米级石墨在润滑油中的分散行为虽可以改善，但稳定性还是满足不了实际需求。因此，如何提高石墨粒子在润滑油中的稳定性和分散性具有实际应用价值。

传统改善石墨添加剂在润滑油中的分散性能的方法主要是在润滑油的基础油中直接添加各种表面改性剂(分散剂)如十二烷基苯磺酸钠、油酸、十六烷基三甲基溴化铵、失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚(Tween-80)、失水山梨糖醇脂肪酸酯(Span-80)、二烷基二硫代磷酸等，或是采用表面活性剂对石墨进行表面改性，如硝酸、甲酸等。

在润滑油的基础油中直接添加各种表面改性剂(分散剂)或是对石墨进行表面改性，成本高，生产工艺复杂，污染环境，并且影响润滑油的品质，最主要的是对石墨分散稳定性的改善作用有限。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足提供一种防止润滑油中石墨添加剂团聚和沉淀的特种合金及其方法。

本发明的技术方案如下：

一种防止润滑油中石墨添加剂团聚和沉淀的特种合金，合金质量百分比组成如下：Cu20％-85％、Zn10-60％、Ni1％-20％、Mn1％-10％、Ce0.01％-5％、O0.01％-2％、Pt0.01％-0.5％、Mg0.01％-1％、Si0.01％-0.05％；利用熔炼法熔炼而成，经过加工得到10目-100目的合金颗粒。

所述的特种合金处理石墨添加剂的方法，将合金颗粒与石墨按照1∶2-10的重量比例加入去离子水中，搅拌均匀，静置2-10小时，过滤出石墨，然后将石墨在100℃-120℃温度下真空干燥8-12小时即可。

本发明利用特种合金的电化学作用，使得石墨添加剂经过该合金简单的处理之后，在石墨上引入多个官能团，改变石墨添加剂的极性，使石墨添加剂在润滑油中保持长期稳定的分散，而不会团聚沉淀，从而发挥石墨润滑油的优异特性。本发明提供的特种合金处理润滑油石墨添加剂的工艺简单易行，成本低廉，可保证微纳米石墨颗粒在润滑油中长期稳定存在，不发生团聚沉淀。

附图说明

图1为所用石墨粉的扫描电镜照片(低倍)；

图2为所用石墨粉的扫描电镜照片(高倍)；

图3为经过处理的石墨粉的扫描电镜照片(低倍)

图4为经过处理的石墨粉的扫描电镜照片(高倍)；

图5为石墨样品处理前后的红外光谱(IR)分析对比；1#-原始石墨；2#-石墨经特种合金处理后；

具体实施方式

以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明。

1、本发明涉及的合金组成为：铜Cu、锌Zn、镍Ni、锰Mn、铈Ce、氧O、铂Pt、镁Mg、硅Si九种元素，各组成的质量百分比分别为Cu20％-85％、Zn10-60％、Ni1％-20％、Mn1％-10％、Ce0.01％-5％、O0.01％-2％、Pt0.01％-0.5％、Mg0.01％-1％、Si0.01％-0.05％。该合金利用熔炼法熔炼而成，通过磨削或车削成10目-100目的颗粒；或采用雾化法得到10目-100目的合金颗粒。熔炼过程如下：将上述原料按照配比混合均匀，加入预热好的坩埚中，利用63％(质量百分比)硼砂及37％(质量百分比)二氧化硅混合物为覆盖剂，在1050℃-1250℃熔炼30min-60min分钟，充分搅拌成均匀熔体；当温度降至900℃-1000℃，出炉除渣成型即可。

2、利用该合金颗粒处理微米级(或亚微米，如图1至图4)石墨：将一定量(每升去离子水加入10g-50g)的合金颗粒、石墨(每升去离子水加入20-100g)加入去离子水中，搅拌均匀，静置2-10小时，过滤出石墨，然后将石墨在100℃-120℃温度下真空干燥8-12小时待用。使用过的合金颗粒可以反复使用。

具体机理：铜合金通过电化学催化作用可以使石墨表面引进其他的极性官能团，如C-O键、O-H键，从而改变石墨的官能团结构，使石墨均匀分散在润滑油中，见附图5，石墨样品处理前后的红外光谱(IR)分析对比，发现经过处理的石墨在1000cm^-1～1500cm^-1段出现两个明显峰，峰值分别为1175cm^-1和1325cm^-1，根据标准图谱可知在1175cm^-1处为C-O键，表明石墨经过该处理出现了少量的氧化；在1325cm^-1处为-CH₃，在700cm^-1左右的是集团包，包括O-H和C-H等键，表明在石墨上引入了新的官能团。

3、将上述处理过的石墨按照比例加入润滑油基础油中，搅拌均匀，即可配置成长期稳定的石墨润滑油。例如，在100ml润滑油基础油中，石墨加入量均为0.2％(质量分数)，经90天静置后，未经合金处理的润滑油样品1#中的石墨沉积量几乎为经过的处理的样品2#的2倍。在通常的石墨润滑油配方情况下，石墨添加量比实验中石墨的添加量小很多，因此石墨经过合金处理的情况下几乎不会发生团聚沉淀。

表1特种合金处理后石墨在润滑油中的离心沉降结果

表1为经特种合金处理后的石墨在润滑油基础油中的离心沉降结果，可见经过合金处理后的片状石墨(粒径0.5μm-10μm)，添加量在0.01％-0.09％(质量分数)范围内，经过离心沉降或长时间静置(达90天)均不会发生沉积。而同样条件下进行试验，未经合金处理的石墨，即使添加量为0.01％(质量分数)，在润滑油中2000r/min离心运转5min就有明显沉积出现。当石墨添加量增大或静置时间延长，沉积现象更加明显。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims

1.一种防止润滑油中石墨添加剂团聚和沉淀的特种合金，其特征在于，合金质量百分比组成如下：Cu20％-85％、Zn10-60％、Ni1％-20％、Mn1％-10％、Ce0.01％-5％、00.01％-2％、Pt0.01％-0.5％、Mg0.01％-1％、Si0.01％-0.05％；利用熔炼法熔炼而成，经过加工得到10目-100目的合金颗粒；将上述原料按照配比混合均匀，加入预热好的坩埚中，利用质量百分比为63％的硼砂及质量百分比为37％的二氧化硅混合物为覆盖剂，在1050℃-1250℃熔炼30min-60min分钟，充分搅拌成均匀熔体；当温度降至900℃-1000℃，出炉除渣成型即可。

2.根据权利要求1所述的特种合金处理石墨添加剂的方法，其特征在于，将合金颗粒与石墨按照1∶2-10的重量比例加入去离子水中，搅拌均匀，静置2-10小时，过滤出石墨，然后将石墨在100℃-120℃温度下真空干燥8-12小时即可。