CN104651015A - 一种跑合用复合添加剂及制备方法 - Google Patents

Abstract

一种跑合用复合添加剂及制备方法，其特征在于：按重量百分含量计，层状羟基硅酸盐天然矿物粉体84-88%，阴离子型表面活性剂3-4%，非离子型表面活性剂3-4%，分散剂6-8%，与润滑油按万分之二到万分之五的重量比例混合；在齿轮等摩擦副加载跑合时加入该发明，能选择性地补偿表面磨损，使摩擦副表面获得原位合金化强化，齿轮副能够出现与应力状态相适应的最佳曲率，形成一个具有优质合金钢的弹性模量的硬化层，避免产生破坏性的早期磨损，降低摩擦系数，从而提高摩擦副的耐久极限。

Description

一种跑合用复合添加剂及制备方法

技术领域

本发明属于润滑油添加剂，特别涉及一种适用铁基摩擦副加载跑合用的复合添加剂及制备方法。

背景技术

为保证齿轮传动产品的使用寿命和承载能力，齿轮副必须有足够的真实接触面积和良好的润滑条件。当齿轮加工精度较低或高速、重载齿轮的硬齿面精加工存在困难时，需要在出厂前采取跑合的方式来降低齿轮表面粗糙度和提高表面接触精度。

空载跑合能够使齿轮加工后初始粗糙的齿面形状得到改善，但由于装配时导致的变形和工作时齿面接触不良等因素的影响，即使加工精度比较高的齿轮，在加载工作时，齿面的接触情况又会有变化，很难达到全齿均匀接触，使工作载荷在齿上均匀分布的程度。

跑合是对初期磨损加以控制，在短时间内实现摩擦表面间相互适应的过程。新的摩擦副在加载跑合初期，由于对偶表面粗糙度值较大，实际接触面积较小，接触点数少，而多数接触点的面积又较大，接触点粘着严重，磨损率较大。为了避免跑合磨损阶段损坏摩擦副，多采用标准跑合油、齿轮油在低负荷下进行。为了缩短跑合时间，也有在润滑油中加入硬颗粒或自行配制跑合剂在一定负荷和较高速度下进行跑合，跑合结束后，进行清洗并换上新的润滑材料。在润滑剂中添加聚合物或硫化物及其它磨料，虽然能够达到优化摩擦副表面形貌的目的，但是添加磨料加载跑合时，磨料极易嵌入齿面，用清洗方法很难排除，添加剂在摩擦副表面的形成物，对使用过程中润滑油的添加形成制约，如果再次添加的润滑油与跑合添加剂产生化学反应，将会加速摩擦副的正常磨损。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种适用铁基摩擦副加载跑合用复合添加剂及制备方法。

清华大学摩擦学国家重点实验室金元生教授提出了金属磨损自修复理论，并广泛应用于工程实践。其理论核心是在铁基摩擦接触表面加入羟基硅酸镁，摩擦产生的热量能够诱发羟基硅酸镁的高化学活性，使氧原子、氧离子和自由水从表面向内部强扩散，铁基金属的合金成分渗碳体（Fe₃C）被氧化，内氧化产生的反应层受摩擦接触剪切和挤压应力的反复作用，诱发内氧化组织的形变细化和形变强化，形成性能优异的自修复保护层。

层状羟基硅酸盐天然矿物，包括蛇纹石族、滑石族、绿泥石族等矿物，普遍含有MgO 、SiO₂ 、H₂O ，少量的FeO、Fe₂O₃、NiO、Al₂O₃等成分，经改性后可制得羟基硅酸镁粉体，其化学式为：Mg₆[Si₄O₁₀](OH)₈。在铁基齿轮等摩擦副空载跑合合格后，清洗部件重新装配，在机油中加入本发明提供的含有羟基硅酸镁及其它物质的复合添加剂加载跑合。

本发明的技术方案是：

一种跑合用复合添加剂及制备方法，其特征在于：按重量百分含量计，层状羟基硅酸盐天然矿物粉体84-88%，阴离子型表面活性剂3-4%，非离子型表面活性剂3-4%，分散剂6-8%。

所述的层状羟基硅酸盐天然矿物，为硅酸盐矿物类，层状硅酸盐矿物亚类中的蛇纹石族、滑石族、绿泥石族等矿物；

所述的蛇纹石族、滑石族、绿泥石族等矿物， MgO含量在 38%以上，

Al₂O₃含量在3%以下，莫氏硬度1.8-4.0之间，相对密度 2.0-3.0之间；

所述的层状羟基硅酸盐天然矿物粉体，为蛇纹石族、滑石族、绿泥石族等矿物的矿石，经超细粉碎后，分选出的平均粒径为1-5微米的粉体；

所述的阴离子型表面活性剂，为化学纯硬脂酸；

所述的非离子型表面活性剂，为化学纯山梨醇酐硬脂酸酯；

所述的分散剂，为油酸。

一种跑合用复合添加剂及制备方法，采取如下步骤：

a.将一种层状羟基硅酸盐天然矿物粉体按重量百分含量计84-88%、阴离子型表面活性剂3-4%、非离子型表面活性剂3-4%，倒入混合器，加入十倍的去离子水；

b.将混合器加热至摄氏80度，搅拌40分钟，对其中所含羟基硅酸镁表面改性；

c.将混合物放入干燥机静置2小时后，干燥机中加热至摄氏80度，干燥至粉体中游离水含量5%以下；

d. 将改性后制得的层状羟基硅酸盐天然矿物粉体与无添加剂的润滑油按照万分之二到万分之五的重量比例混合，同时加入油酸；

e.将粉体、润滑油、油酸混合物搅拌5分钟，即可使用。

本发明实现的技术效果如下：

加载跑合开始时，摩擦副副表面粗糙不平，随着载荷的逐渐增加，接触区微凸体的顶峰受到很大压应力，并产生塑性变形，出现瞬时高温，导致接触区的金属组织、表面特性发生变化，为粘着磨损、疲劳磨损创造了条件。当粘着磨损、疲劳磨损发生时，表面材料迅速地以磨屑形式脱落，蛇纹石中的羟基硅酸镁在金属表面的摩擦接触区，与摩擦副表面以及磨屑等第三体之间发生力化学反应，使摩擦副表面获得原位合金化强化，选择性地补偿表面磨损。补偿层的生成速度和厚度与摩擦释放的能量和磨屑产生的数量成正比，与羟基硅酸镁微粒数量相关，而当磨痕获得修复时，摩擦能降低，磨屑减少，补偿层也就不再增厚，配合间隙得到优化，齿轮副能够出现与应力状态相适应的最佳曲率，初始的工艺表面变成了使用表面，当润滑剂的温升稳定后，摩擦面形成一个高强度的表面硬化层，硬化层与原始金属表面形成冶金化学键结合，没有明显分界面，不会发生脱落剥离，与基体牢固结合，硬化层具有优质合金钢的弹性模量，降低摩擦系数，避免产生破坏性的早期磨损。对于换向或未注明旋转方向的产品，可进行正反转跑合，从而提高齿轮的耐久极限,本发明也可以用于内燃机缸套等所有铁基摩擦副的跑合。改性后制得的层状羟基硅酸盐天然矿物粉体，不仅可与油酸共混做为润滑油添加剂，配制具有磨损自修复功能的特种润滑油，也可做为润滑脂的添加剂，配制具有磨损自修复功能的特种润滑脂。 

具体实施方式

一种跑合用复合添加剂及制备方法，其特征在于：按重量百分含量计，蛇纹石粉体84-88%，阴离子型表面活性剂3-4%，非离子型表面活性剂3-4%，分散剂6-8%。

所述的蛇纹石粉体，为辽宁岫岩产蛇纹石，是一种含水的层状富镁硅酸盐矿物，含有大量的羟基硅酸镁，经超细粉碎后，分选出的平均粒径为1-5的微米粉体；

所述的阴离子型表面活性剂，为化学纯硬脂酸；

所述的非离子型表面活性剂，为化学纯山梨醇酐硬脂酸酯；

所述的分散剂，为油酸。

一种跑合用复合添加剂及制备方法，采取如下步骤：

a.将蛇纹石粉体，按重量百分含量计84-88%、阴离子型表面活性剂3-4%、非离子型表面活性剂3-4%，倒入混合器，加入十倍的去离子水；

b.将混合器加热至摄氏80度，搅拌40分钟，对其中所含羟基硅酸镁表面改性；

c.将混合物放入干燥机静置2小时后，干燥机中加热至摄氏80度，干燥至粉体中游离水含量5%以下；

d. 将改性后制得的蛇纹石粉体与无添加剂的润滑油按照万分之二到万分之五的重量比例混合，同时加入油酸；

e.将蛇纹石粉体、润滑油、油酸混合物搅拌5分钟，即可使用。 

Claims (2)

1.一种跑合用复合添加剂及制备方法，其特征在于：按重量百分含量计，层状羟基硅酸盐天然矿物粉体84-88%，阴离子型表面活性剂3-4%，非离子型表面活性剂3-4%，分散剂6-8%；所述层状羟基硅酸盐天然矿物，为蛇纹石族、滑石族、绿泥石族等矿物的矿石；所述的蛇纹石族、滑石族、绿泥石族等矿石，MgO含量在 38%以上，Al₂O₃含量在3%以下，莫氏硬度1.8-4.0，相对密度 2.0-3.0；所述的层状羟基硅酸盐天然矿物粉体，平均粒径为1-5微米；所述的阴离子型表面活性剂，为化学纯硬脂酸；所述的非离子型表面活性剂，为化学纯山梨醇酐硬脂酸酯；要求所述的分散剂，为油酸。

2.根据权利要求1所述的一种跑合用复合添加剂及制备方法，其特征采取如下步骤：

a.将一种层状羟基硅酸盐天然矿物粉体按重量百分含量计84-88%、阴离子型表面活性剂3-4%、非离子型表面活性剂3-4%，倒入混合器，加入十倍的去离子水；

b.将混合器加热至摄氏80度，搅拌40分钟，对其中所含羟基硅酸镁表面改性；

c.将混合物放入干燥机静置2小时后，干燥机中加热至摄氏80度，干燥至粉体中游离水含量5%以下；

d. 将改性后制得的层状羟基硅酸盐天然矿物粉体与无添加剂的润滑油按照万分之二到万分之五的重量比例混合，同时加入油酸；

e.将粉体、润滑油、油酸混合物搅拌5分钟，即可使用。