CN103275788A - 一种达到超润滑效果的纳米添加剂润滑油的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种达到超润滑效果的纳米添加剂润滑油的制备方法，在PAO6油中加入占PAO6油质量百分比0.1-3%的纳米氮化硼，再加入占氮化硼质量百分比5%的分散剂，分散剂为硅烷偶联剂WD20，三者混合后使用超声波清洗器超声波振荡分散30-60min，功率在50-100W之间，震荡时间30-60min；本发明是选取纳米氮化硼添加到PAO6油来润滑机械零部件以达到超润滑效果，可降低润滑油成本，增加工程应用的可操作性，安全可靠，提高润滑性能达到超润滑效果，使机械零部件在油润滑下达到超低摩擦系数（10-3量级）和无磨损（磨损不可测）。

Description

一种达到超润滑效果的纳米添加剂润滑油的制备方法
技术领域
本发明涉及在边界润滑条件下主要靠润滑油添加剂减少机械的摩擦、磨损及在极端条件防止摩擦副胶合的润滑油及其应用技术领域，特别涉及一种达到超润滑效果的纳米添加剂润滑油的制备方法。
技术背景
机器的运转依赖零件的相对运动来实现，必然伴随着摩擦和磨损的产生，严重的摩擦磨损还会影响机器的正常运转。润滑是解决机器运转产生摩擦磨损最常用的有效途径。在润滑油作用下，润滑油在带走大量摩擦热和磨屑的同时，还可形成润滑油膜，从而降低摩擦副的磨损。由于润滑油多在高温、高压等恶劣的工作环境中使用，在使用一段时间后，由于物理或化学因素生成了碳黑、有机酸、水等杂质，导致润滑油的性能发生改变，不能继续使用。为了改善润滑油的性能，延长润滑油的寿命，往往在润滑油中添加润滑油添加剂。传统的润滑油抗磨、极压添加剂中多采用有硫、磷为主的化合物，此类添加剂具有优良的抗氧、抗腐、抗磨、极压等功能，然而此类添加剂的使用会产生空气污染，越来越不适应作为润滑油添加剂使用。近年来，研究者发现纳米材料具有极好的摩擦学性能，已研发了很多种纳米粒子作为润滑油添加剂。纳米氮化硼不含有硫、磷等污染环境的元素，具有极好的极压抗磨减摩性能。然而，纳米材料应用中的关键问题是它们在基础油中的分散问题。纳米材料的高表面活性使得纳米粒子具有强烈的自团聚倾向，使得纳米粒子不易或者很难稳定地分散于润滑油中，在一定程度上影响了润滑油的使用寿命。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种达到超润滑效果的纳米添加剂润滑油的制备方法，所制备的纳米添加剂润滑油使得摩擦副呈现出超滑润滑性能，具有成本低，操作简单、安全可靠的特点。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种达到超润滑效果的纳米添加剂润滑油的制备方法，在PAO6油中加入占PAO6油质量百分比0.1-3%的纳米氮化硼，再加入占氮化硼质量百分比5%的分散剂，分散剂为硅烷偶联剂WD20，三者混合后使用超声波清洗器超声波振荡分散30-60min，功率在50-100W之间，振荡时间30-60min。
本发明的优点是：本发明是选取纳米氮化硼添加到PAO6油来润滑机械零部件以达到超润滑效果，可降低润滑油成本，增加工程应用的可操作性，安全可靠，提高润滑性能达到超润滑效果，使机械零部件在油润滑下达到超低摩擦系数（10-3量级）和无磨损（磨损不可测）。
附图说明
图1为干摩擦时摩擦系数随滑动时间变化关系曲线图。
图2为干摩擦时磨损表面的光学显微照片。
图3为不同油润滑下摩擦系数随滑动时间变化关系曲线图。
图4为不同添加剂的PAO油润滑下摩擦系数随时间变化关系曲线图。
图5为纳米氮化硼添加剂含量为0.5wt%时PAO油润滑下磨损表面的光学显微照片。
图6为纳米氮化硼添加剂含量为1.0wt%时PAO油润滑下磨损表面的光学显微照片。
图7为纳米氮化硼添加剂含量为2.0wt%时PAO油润滑下磨损表面的光学显微照片。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对发明作进一步描述。
实施例一
一种达到超润滑效果的纳米添加剂润滑油的制备方法，在PAO6油中加入占PAO6油质量百分比0.1%的纳米氮化硼，再加入占氮化硼质量百分比5%的分散剂，分散剂为硅烷偶联剂WD20，三者混合后使用KQ-50E超声波清洗器超声波振荡分散30min，功率50W，震荡时间30min。
实施例二
一种达到超润滑效果的纳米添加剂润滑油的制备方法，在PAO6油中加入占PAO6油质量百分比1%的纳米氮化硼，再加入占氮化硼质量百分比5%的分散剂，分散剂为硅烷偶联剂WD20，三者混合后使用KQ-50E超声波清洗器超声波振荡分散60min，功率在80W，震荡时间50min。
实施例三
一种达到超润滑效果的纳米添加剂润滑油的制备方法，在PAO6油中加入占PAO6油质量百分比2%的纳米氮化硼，再加入占氮化硼质量百分比5%的分散剂，分散剂为硅烷偶联剂WD20，三者混合后使用KQ-50E超声波清洗器超声波振荡分散40min，功率100W，震荡时间40min。
实施例四
一种达到超润滑效果的纳米添加剂润滑油的制备方法，在PAO6油中加入占PAO6油质量百分比3%的纳米氮化硼，再加入占氮化硼质量百分比5%的分散剂，分散剂为硅烷偶联剂WD20，三者混合后使用KQ-50E超声波清洗器超声波振荡分散50min，功率在70W，震荡时间60min。
实施例五
一种达到超润滑效果的纳米添加剂润滑油的制备方法，在PAO6油中加入占PAO6油质量百分比0.5%的纳米氮化硼，再加入占氮化硼质量百分比5%的分散剂，分散剂为硅烷偶联剂WD20，三者混合后使用KQ-50E超声波清洗器超声波振荡分散30min，功率50W，震荡时间50min。
对比例一
所用的润滑油仅为PAO10，不添加任何添加剂和分散剂。
对比例二
所用的润滑油仅为PAO40，不添加任何添加剂和分散剂。
对比例三
所用的润滑油仅为PAO6，不添加任何添加剂和分散剂。
实验对比
工况条件：在载荷10N，速度0.05m/s的摩擦工况条件下。
由图1可以看出，在干摩擦条件下，平均摩擦系数为0.08，摩擦系数表现出先迅速降低后保持稳定的特征，试验后圆球磨损表面的磨痕较宽，如图2所示。
结合对比例一、对比例二和对比例三，从图3中可以看出，使用三种不同粘度的PAO油润滑油时，各种粘度润滑油下摩擦系数都较平稳。低粘度的PAO6油润滑下摩擦系数从0.082降低到0.055，中等粘度的PAO10油润滑下摩擦系数从0.088降低到0.059，高粘度的PAO40油润滑下摩擦系数从0.086降低到0.062。可以看出，在所选粘度范围内，润滑油粘度对摩擦系数的影响不是很大，PAO6油润滑时具有最小的摩擦系数，这主要是由于润滑油粘度较低时，不会引起很大的摩擦损失和发热，而且摩擦时产生的热量容易对流散热，使温度保持在一定的动态平衡范围；粘度过高时，润滑油流动性减弱，摩擦产生的热量不能及时扩散，使摩擦副接触面的温度升高，从而加剧摩擦磨损。由于PAO6油润滑下摩擦副具有最低摩擦系数，因此本发明选择PAO6油为基础油，进行纳米氮化硼添加剂对摩擦磨损性能的探究实验。
结合实施例二、实施例三和实施例五，从图4可以看出，纳米氮化硼粉末在PAO基础中的添加量为0.5%时摩擦实验结束后摩擦系数可从0.080降低0.027，添加量为1.0%时摩擦系数可从0.086降低到0.001，而当添加量为2.0%时，摩擦系数初始阶段出现波动很大的变化，稳定值为0.58，比添加量为0.5%和1.0%的稳定摩擦系数大很多。可以看出，适量添加纳米氮化硼以提高PAO润滑油的减摩性能，而添加量超过某一数值时将不再有减摩作用，合适量纳米添加剂对DLC膜可以起到良好的减摩作用。PAO润滑表现出良好的协同作用，特别在添加适量纳米添加剂后，摩擦磨损性能将明显提高。由图5-7可知，圆球的磨痕宽度在纳米氮化硼粉末添加量为1.0%时最小，添加量为0.5%和2.0%时磨痕宽度较大，如表1所示。可以看出，在PAO基础油中添加纳米氮化硼粉末可以提高润滑油的抗磨性，并且，纳米粉末的添加量不宜过大，也不宜过小，三者相比，添加量在1.0%左右时对润滑油性能改善效果最佳。
表1不同添加剂作用下圆球的磨痕宽度和比磨损率
Figure BDA00002791812100051

Claims (6)

1.一种达到超润滑效果的纳米添加剂润滑油的制备方法，其特征在于，在PAO6油中加入占PAO6油质量百分比0.1-3%的纳米氮化硼，再加入占氮化硼质量百分比5%的分散剂，分散剂为硅烷偶联剂WD20，三者混合后使用超声波清洗器超声波振荡分散30-60min，功率在50-100W之间，震荡时间30-60min。
2.根据权利要求1所述的一种达到超润滑效果的纳米添加剂润滑油的制备方法，其特征在于，在PAO6油中加入占PAO6油质量百分比0.1%的纳米氮化硼，再加入占氮化硼质量百分比5%的分散剂，分散剂为硅烷偶联剂WD20，三者混合后使用KQ-50E超声波清洗器超声波振荡分散30min，功率50W，震荡时间30min。
3.根据权利要求1所述的一种达到超润滑效果的纳米添加剂润滑油的制备方法，其特征在于，在PAO6油中加入占PAO6油质量百分比1%的纳米氮化硼，再加入占氮化硼质量百分比5%的分散剂，分散剂为硅烷偶联剂WD20，三者混合后使用KQ-50E超声波清洗器超声波振荡分散60min，功率在80W，震荡时间50min。
4.根据权利要求1所述的一种达到超润滑效果的纳米添加剂润滑油的制备方法，其特征在于，在PAO6油中加入占PAO6油质量百分比2%的纳米氮化硼，再加入占氮化硼质量百分比5%的分散剂，分散剂为硅烷偶联剂WD20，三者混合后使用KQ-50E超声波清洗器超声波振荡分散40min，功率100W，震荡时间40min。
5.根据权利要求1所述的一种达到超润滑效果的纳米添加剂润滑油的制备方法，其特征在于，在PAO6油中加入占PAO6油质量百分比3%的纳米氮化硼，再加入占氮化硼质量百分比5%的分散剂，分散剂为硅烷偶联剂WD20，三者混合后使用KQ-50E超声波清洗器超声波振荡分散50min，功率在70W，震荡时间60min。
6.根据权利要求1所述的一种达到超润滑效果的纳米添加剂润滑油的制备方法，其特征在于，在PAO6油中加入占PAO6油质量百分比0.5%的纳米氮化硼，再加入占氮化硼质量百分比5%的分散剂，分散剂为硅烷偶联剂WD20，三者混合后使用KQ-50E超声波清洗器超声波振荡分散30min，功率50W，震荡时间50min。
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