CN105219257A

CN105219257A - 高温防粘润滑涂料及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN105219257A
Application number: CN201510540150.6A
Authority: CN
Inventors: 张朝晖
Original assignee: Xiamen Mosuo New Material Technology Co Ltd
Current assignee: Xiamen Mosuo New Material Technology Co Ltd
Priority date: 2015-08-28
Filing date: 2015-08-28
Publication date: 2016-01-06

Abstract

本发明公开了一种高温防粘润滑涂料，其原料包括有机硅改性无机磷酸盐树脂，二硫化钨粉，层状石墨粉，金属氧化物粉，软金属粉，六方氮化硼粉及有机溶剂，制备方法及应用方法简单，形成的涂层附着力强，具有良好的耐温性、耐油性、抗冲击性能和抗辐照性能，且可在室温至1000℃下提供优良的高温防粘润滑性能，尤其适用于发动机涡轮增压器及排气管，此外，还可应用于航空发动机及核电站等装备中进行高温及辐射工况下的防粘润滑处理。

Description

高温防粘润滑涂料及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及涂料，特别是涉及一种高温防粘润滑涂料及其制备方法和在发动机涡轮增压器及排气管上的应用。

背景技术

发动机涡轮增压是利用引擎的废气排放来驱动压缩机。最早的增压器全部都是机械增压，在刚发明时被称超级增压器，后来涡轮增压发明之后为了区隔两者，涡轮增压器被称为TurboSupercharger，机械增压则被称为MechanicalSupercharger。靠涡轮增压增加动力输出虽然轻而易举，但伴随着增压会产生极高的温度，这就对相关部件的防粘及润滑提出了更高的要求。

目前市场上常用的耐高温防粘润滑剂主要是由无机稠化剂稠化耐高温合成油，添加超细金属粉末颗粒而成，该类材料具有较好的耐腐蚀性、防烧粘及防卡咬特性，主要是针对紧固丝扣的高温防粘润滑。该类材料多为膏或油类，虽然防粘润滑性能优异，但是不能满足对排气管表面高温气体的冲蚀防护及涡轮增加器的高温润滑防护需求。因此，发展高温润滑防粘涂层类材料无疑是解决这一问题的良好途径。

中国专利(98123517.4)公开了一种以磷酸盐为粘结剂，采用石墨、氟化铈三氧化铬金属镉和/或铅为固体润滑剂，制备了一种高温防粘润滑涂料，可有效地解决室温至600℃的条件下使用的紧固件金属面的防粘问题和金属滑动件的润滑问题，但尚未解决其附着力、抗冲击性差及更高温度下(＞600℃)的润滑防护问题。中国专利(99115029.5)采用有机树脂与无机磷酸盐成膜物共混制备的新型涂料，提高了涂层的附着力、柔韧性、抗冲击等机械性能，但同时也会限制材料在高温下(＞450℃)的使用性能。

发明内容

本发明提供了一种高温防粘润滑涂料及其制备方法和应用，其克服了现有技术所存在的不足之处。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高温防粘润滑涂料，其原料包括以下重量份的组份：

其中所述有机硅改性无机磷酸盐是含多羟基的有机硅树脂改性无机磷酸铬铝，且多羟基有机硅树脂的含量为5～20wt％；

其中所述有机溶剂是N,N-二甲基甲酰胺或其与甲醇和乙醇中的至少一种混合而成。

优选的，其原料由以下质量百分含量的组份组成：有机硅改性无机磷酸盐5～25％，WS₂粉1～3％，层状石墨粉10～20％，金属氧化物粉1～3％，软金属粉15～25％，六方氮化硼粉1～3％，有机溶剂余量。

优选的，所述层状石墨粉的粒径为1～10μm。

优选的，所述WS₂粉的粒径为1～10μm。

优选的，所述金属氧化物粉选自氧化铅(PbO)、氧化锌(ZnO)及氧化锑(Sb₂O₃)中的至少一种。

优选的，所述软金属粉选自钼(Mo)、银(Ag)及铜(Cu)中的至少一种，粒径为0.5～5μm。

优选的，所述有机溶剂中，N,N-二甲基甲酰胺：甲醇：乙醇的体积份数比为50～100：0～20：0～30。

一种制备上述高温防粘润滑涂料的方法，包括以下步骤：

按上述比例关系称取相应原料，将所述WS₂粉，层状石墨粉，金属氧化物粉，软金属粉及六方氮化硼粉加入球磨罐中，加入润湿量的所述有机溶剂混合后球磨36～60小时，加入溶解的所述有机硅改性无机磷酸盐树脂混合均匀，再加入余量的有机溶剂。

上述高温防粘润滑涂料作为发动机涡轮增压器及排气管涂层的应用。

优选的，该应用具体包括以下步骤：对待处理零件进行除油、除锈及磷化的表面处理；将所述涂料在压缩空气或压缩氮气作用下喷涂于零件表面，静置于室温下2～10小时，于110～130℃下固化100～150分钟，再于280～320℃下固化40～80分钟后冷却形成所述涂层。

相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：

本发明的涂料中，有机硅改性无机磷酸盐作为粘结剂，具备良好的粘结性能和耐高温性能，尤其是引入的三氧化铬可极大提高粘结剂的耐高温性；WS₂，层状石墨，金属氧化物，软金属及六方氮化硼作为润滑相，与有机硅改性无机磷酸盐具有良好的匹配性，且润滑相之间各物质具有良好的协同效应，随温度升高可以发生原位化学反应；有机溶剂选用N,N-二甲基甲酰胺及其与甲醇和/或乙醇的混合，所形成的涂料其适用的涂覆工艺、表面干燥速度和成膜时间等都可满足实际使用的较佳需求。

本发明的涂料制备方法及应用方法简单，形成的涂层附着力强，具有良好的耐温性、耐油性、抗冲击性能和抗辐照性能，且可在室温至1000℃下提供优良的高温防粘润滑性能，尤其适用于发动机涡轮增压器及排气管，此外，还可应用于航空发动机及核电站等装备中进行高温及辐射工况下的防粘润滑处理。

以下实施例对本发明作进一步详细说明；但本发明的一种高温防粘润滑涂料及其制备方法和应用不局限于实施例。

具体实施方式

实施例1

实施例1的涂料由以下原料组成：8克有机硅改性无机磷酸铬铝树脂，40克有机溶剂，1.4克二硫化钨粉、13克层状石墨粉，1.2克PbO粉、10克银粉和1克六方BN粉。其中有机硅改性无机磷酸铬铝中有机硅树脂含量为5％，层状石墨粉，二硫化钨粉的原始粒径是1μm，银粉的原始粒径是0.5μm，有机溶剂由体积比80％N,N-二甲基甲酰胺和20％乙醇混合而成。

其制备方法为：将WS₂粉，层状石墨粉，PbO粉，银粉及六方BN粉加入球磨罐中，加入润湿量的有机溶剂混合后球磨36小时，加入溶解的有机硅改性无机磷酸铬铝树脂混合均匀，再加入余量的有机溶剂。

实施例2：

实施例2的涂料由以下原料组成：10克有机硅改性无机磷酸铬铝树脂，30克有机溶剂，2克二硫化钨粉、10克层状石墨粉，1.7克Sb₂O₃粉、20克银粉和3克六方BN粉。其中有机硅改性无机磷酸铬铝中有机硅树脂含量为10％，层状石墨粉，二硫化钨粉的原始粒径是5μm，银粉的原始粒径是3μm，有机溶剂由体积比90％N,N-二甲基甲酰胺和10％甲醇混合而成。

其制备方法为：将WS₂粉，层状石墨粉，Sb₂O₃粉，银粉及六方BN粉加入球磨罐中，加入润湿量的有机溶剂混合后球磨48小时，加入溶解的有机硅改性无机磷酸铬铝树脂混合均匀，再加入余量的有机溶剂。

实施例3：

实施例3的涂料由以下原料组成：12克有机硅改性无机磷酸铬铝树脂，20克有机溶剂，3克二硫化钨粉、15克层状石墨粉，1.5克PbO粉、15克银粉和3克六方BN粉。其中有机硅改性无机磷酸铬铝中有机硅树脂含量为20％，层状石墨粉，二硫化钨粉的原始粒径是10μm，银粉的原始粒径是5μm，有机溶剂由体积比90％N,N-二甲基甲酰胺和10％乙醇混合而成。

其制备方法为：将WS₂粉，层状石墨粉，PbO粉，银粉及六方BN粉加入球磨罐中，加入润湿量的有机溶剂混合后球磨60小时，加入溶解的有机硅改性无机磷酸铬铝树脂混合均匀，再加入余量的有机溶剂。

实施例4：

实施例4的涂料由以下原料组成：10克有机硅改性无机磷酸铬铝树脂，20克有机溶剂，2克二硫化钨粉、18克层状石墨粉，1克PbO粉、15克银粉和1克六方BN粉。其中有机硅改性无机磷酸铬铝中有机硅树脂含量为15％，层状石墨粉，二硫化钨粉的原始粒径是1μm，银粉的原始粒径是3μm，有机溶剂由体积比90％N,N-二甲基甲酰胺和10％甲醇混合而成。

其制备方法为：将WS₂粉，层状石墨粉，PbO粉，银粉及六方BN粉加入球磨罐中，加入润湿量的有机溶剂混合后球磨50小时，加入溶解的有机硅改性无机磷酸铬铝树脂混合均匀，再加入余量的有机溶剂。

实施例5：

实施例5的涂料由以下原料组成：10克有机硅改性无机磷酸铬铝树脂，20克有机溶剂，2克二硫化钨粉、18克层状石墨粉，1克ZnO粉、15克Mo粉和1克六方BN粉。其中有机硅改性无机磷酸铬铝中有机硅树脂含量为15％，层状石墨粉，二硫化钨粉的原始粒径是1μm，银粉的原始粒径是3μm，有机溶剂由体积比70％N,N-二甲基甲酰胺、10％甲醇和20％乙醇混合而成。

其制备方法为：将WS₂粉，层状石墨粉，ZnO粉，Mo粉及六方BN粉加入球磨罐中，加入润湿量的有机溶剂混合后球磨48小时，加入溶解的有机硅改性无机磷酸铬铝树脂混合均匀，再加入余量的有机溶剂。

实施例6：

实施例6的涂料由以下原料组成：10克有机硅改性无机磷酸铬铝树脂，30克有机溶剂，2克二硫化钨粉、10克层状石墨粉，1.7克Sb₂O₃粉、20克铜粉和3克六方BN粉。其中有机硅改性无机磷酸铬铝中有机硅树脂含量为10％，层状石墨粉，二硫化钨粉的原始粒径是5μm，铜粉的原始粒径是3μm，有机溶剂是N,N-二甲基甲酰胺。

其制备方法为：将WS₂粉，层状石墨粉，Sb₂O₃粉，铜粉及六方BN粉加入球磨罐中，加入润湿量的有机溶剂混合后球磨48小时，加入溶解的有机硅改性无机磷酸铬铝树脂混合均匀，再加入余量的有机溶剂。

检测上述实施例涂料的各种性能指标，其结果如下表所示：

应用实施例

上述实施例所形成的涂料外观是黑灰色悬浮状液体，其应用方法是：用喷枪将涂料在压缩空气(无油、无水)或压缩氮气下喷涂到零件表面，零件表面需预先除油、除锈、磷化等表面处理。喷好的零件在清洁空气中室温放置2～10小时，再放入烘箱内固化。固化条件为110～130℃下固化100～150分钟，再于280～320℃下固化40～80分钟后随炉冷却。优选的，固化条件是120℃±5℃，恒温120分钟，300℃±5℃，恒温60分钟随炉冷却。

本发明的涂料作为发动机涡轮增压器及排气管的高温防粘润滑涂层，此外，还可应用于航空发动机及核电站等装备中进行高温及辐射工况下的防粘润滑处理。

上述实施例仅用来进一步说明本发明的一种高温防粘润滑涂料及其制备方法和应用，但本发明并不局限于实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明技术方案的保护范围内。

Claims

1.一种高温防粘润滑涂料，其特征在于其原料包括以下重量份的组份：

2.根据权利要求1所述的高温防粘润滑涂料，其特征在于其原料由以下质量百分含量的组份组成：

有机硅改性无机磷酸盐5～25％，二硫化钨粉1～3％，层状石墨粉10～20％，金属氧化物粉1～3％，软金属粉15～25％，六方氮化硼粉1～3％，有机溶剂余量。

3.根据权利要求1所述的高温防粘润滑涂料，其特征在于：所述层状石墨粉的粒径为1～10μm。

4.根据权利要求1所述的高温防粘润滑涂料，其特征在于：所述二硫化钨粉的粒径为1～10μm。

5.根据权利要求1所述的高温防粘润滑涂料，其特征在于：所述金属氧化物粉选自氧化铅、氧化锌、氧化锑中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的高温防粘润滑涂料，其特征在于：所述软金属粉选自钼、银及铜中的至少一种，粒径为0.5～5μm。

7.根据权利要求1所述的高温防粘润滑涂料，其特征在于：所述有机溶剂中，N,N-二甲基甲酰胺：甲醇：乙醇的体积份数比为50～100：0～20：0～30。

8.一种如权利要求1至7任一项所述的高温防粘润滑涂料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

按权利要求1所述重量比称取相应原料，将所述二硫化钨粉，层状石墨粉，金属氧化物粉，软金属粉及六方氮化硼粉加入球磨罐中，加入润湿量的所述有机溶剂混合后球磨36～60小时，加入溶解的所述有机硅改性无机磷酸盐树脂混合均匀，再加入余量的有机溶剂。

9.如权利要求1至7任一项所述的高温防粘润滑涂料作为发动机涡轮增压器及排气管涂层的应用。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于具体包括以下步骤：对待处理零件进行除油、除锈及磷化的表面处理；将所述涂料在压缩空气或压缩氮气作用下喷涂于零件表面，静置于室温下2～10小时，于110～130℃下固化100～150分钟，再于280～320℃下固化40～80分钟后冷却形成所述涂层。