CN105296056A - 一种润滑脂及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种润滑脂，属于化工技术领域，用于解决现有普通润滑脂润滑与抗磨效果不佳，导致润滑保护设备及部件使用寿命短、维护成本高的问题。它包括普通润滑脂以及均匀分散在所述普通润滑脂中的铜基复合粉体材料，所述铜基复合粉体材料与普通润滑脂的质量之比为0.1~10:100，且铜基复合粉体材料的粒径不超过100μm。本发明还提供了该润滑脂用于自动修复机械磨损表面的应用。该润滑脂具有很好的润滑减磨与减振降噪性能，能显著延长润滑保护设备及部件保养周期和使用寿命，而且还能自动修复机械磨损表面。

Description

一种润滑脂及其应用

本申请要求2014年11月25日提交的中国专利申请号为201410690577X、2014106917264和2014106882087的优先权。

技术领域

本发明属于化工技术领域，涉及一种润滑脂，具体来说，是一种通过添加铜基复合粉体材料提高润滑、抗磨与自修复效果的功能润滑脂，本发明还提供该润滑脂在自动修复轴承、导轨和齿轮等机械磨损表面的应用。

背景技术

润滑脂是指半固态的润滑剂，包括以矿物油、植物油和/或其它流体润滑剂乳化的增稠剂，典型地是皂类。润滑脂具有很高的初始粘度，主要满足低转速、高负荷、长周期润滑保护环境。

润滑脂也通过润滑抗磨作用防止表面腐蚀和机械磨损从而保护机械润滑机构，润滑脂帮助分散热量、隔绝固体和液体污染物，并且减少噪音。因此润滑脂除了具有润滑效果外，一般都具有防锈、冷却、清洁、密封和减振等功能。充足的润滑允许设备平稳持续运行，仅有轻微的磨损并且在例如轴承等部件处没有过多的应力或咬粘。当润滑失效时，部件会破坏性地彼此摩擦，造成损坏、发热以及故障。润滑失效是由于润滑剂量不足或粘度不够、持久使用而没有补给产生的退化、过高的温度、带杂质污染物的引入、对于特定应用使用不正确的润滑脂、和/或过度润滑所造成的。

为了确保机构正确地润滑，所用润滑脂对于特定应用必须精确地选择并且施用正确量，以正确的频率施用到润滑机构的正确位置。比如对于轴承来说，影响润滑脂选择的因素例如包括轴承旋转速度、工作温度范围、运行噪音条件、再次润滑间隔、密封、初始扭矩、载荷、运行条件以及环境影响等。

然而现有技术中的润滑脂，其摩擦系数仍然偏大，动润滑运行一定时间后，两相互运动构件之间的润滑效果降低，会出现磨损伤痕，需要定期更换和维修，比较耗时费力，增加了维护成本，而且现有润滑脂基本上不具备自动修复磨损伤痕的能力。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种能够加强润滑效果从而提高动润滑使用寿命、降低维护成本的润滑脂。

为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：

一种润滑脂，包括普通润滑脂以及均匀分散在所述普通润滑脂中的铜基复合粉体材料，所述铜基复合粉体材料与普通润滑脂的质量之比为0.1~10:100，且铜基复合粉体材料的粒径不超过100μm。

优选地，所述铜基复合粉体材料与普通润滑脂的质量之比为1~5:100。

优选地，所述铜基复合粉体材料与普通润滑脂的质量之比为2:100。

优选地，所述铜基复合粉体材料的粒径为0.01~20μm。

优选地，所述铜基复合粉体材料的粒径为0.01~5μm。

优选地，所述铜基复合粉体材料为单质铜粉、铜的氧化物、有机化铜或含铜合金粉中的一种或几种。

优选地，所述铜基复合粉体材料为亚微米铜粉、纳米铜粉、工业级铜粉、氧化铜或氧化亚铜中的一种或几种。

本发明提供了一种将前述润滑脂用于自动修复机械磨损表面的应用。

优选地，所述应用具体为：

将润滑脂施用在机械磨损表面，通过润滑脂中的铜基复合粉体材料填补磨损表面逐步实现磨损部位的自动修复。

优选地，所述机械磨损表面是轴承、导轨、齿轮、减震器或制动器摩擦副表面的至少一部分。

本发明相比现有技术，具有如下有益效果：

1、由于铜基复合粉体材料在润滑脂中形成大量微小的球形或近似球形颗粒，可使机械摩擦副表面的摩擦方式由滑动润滑变为滑动滚动复合润滑，降低了润滑脂的摩擦系数（摩擦系数约为0.5~1，现有摩擦系数一般在1.5），从而减小摩擦阻力，降低了能耗，铜基复合粉体材料的间隔抗磨与保护作用可减少了机械在重载、高速、低温状态下工作时的摩擦与机械损伤，延长了机械机构的使用寿命，减少了维护成本。

2、铜基复合粉体材料在润滑脂中形成的颗粒具有较大的比表面积与稳定的粘附性能，当机械摩擦表面施用润滑脂后，能够粘附在其表面形成较厚的润滑保护膜，从而阻止环境中的水、氧气、酸、碱、盐等有害物质对机械摩擦面的腐蚀，避免锈蚀增大摩擦力，同时由于单质铜粉以及铜离子存在的化合物都具有较强的杀菌效果，因此该润滑脂还可防止微生物分解破坏润滑油膜稳定、加大摩擦副表面腐蚀的特点。

3、对于超微细且较软的单质铜粉以及铜的氧化物颗粒来说，当机械设备工作时，润滑脂中的这些微小软质颗粒能够受力形变缓和冲击载荷，降低冲击与振动，使得设备工作更加平稳，并防止金属零件直接接触，减少摩擦磨损。

4、由于添加了铜基复合粉体材料的润滑脂具有很强的粘附性能，加之其相比润滑油具有很高的粘性指数，当该润滑脂施用到运动副后，其能够填充于运动摩擦副的空隙中形成相对致密的油膜，从而提高其气密性和防水性能。

5、本发明润滑脂中添加的亚微米铜粉在润滑过程中不会产生磁聚，从而保持粉体材料均匀分散，解决了纳米材料容易因团聚而导致的性能变异。

6、铜基复合粉体材料形成的球形或近似球形颗粒粒径不超过100μm，根据最新金属表面粗糙度国标GB/T 1031-2009可知，Ra上限要求也是100μm，因此本申请中的铜基复合粉体材料粒径刚好能够与绝大部分金属加工面的表面粗糙度吻合，这有利于铜基复合粉体材料颗粒填补机械构件的金属磨损表面，加之铜基复合粉体材料具有较强的抗磨能力，能够实现磨损部位的自动修复，从而延长机械设备使用寿命、降低维护成本，针对不同粗糙度的金属加工面，润滑脂中的铜基复合粉体材料可以选用与之匹配的粒径范围。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员可以更好地理解本发明，下面对本发明技术方案进一步说明。

一般润滑脂主要是由基础油、稠化剂、添加剂三部分组成，是在基础油里添加了一些能起稠化作用的物质，将液体变成半固体产品。

基础油在润滑脂中占65%〜98%左右，是稠化剂的分散介质。基础油的选择直接影响到润滑脂的润滑性、蒸发性、低温性以及与密封材料的相容性等。

稠化剂在润滑脂中占2%〜35%左右，一般是以胶体状态分散在液体润滑剂中形成空间网状结构，或仅以分散相的形式分散在基础油中，起到吸附和限制基础油流动的作用。稠化剂的选择直接影响润滑脂的机械安定性、耐高温性、胶体安定性、抗水性等性能。

添加剂在润滑脂中占0〜10%左右，可改善润滑脂的某些使用性能。根据润滑脂的性能要求，可加入结构改善剂、抗氧剂、金属钝化剂、防锈剂、极压剂、油性剂、抗磨剂、拉丝剂等。

本发明提供的润滑脂，包括普通润滑脂以及均匀分散在所述普通润滑脂中的铜基复合粉体材料。所述普通润滑脂是本领域技术人员熟知的一般润滑脂或者至少具有润滑功能的半固态油脂状产品。

铜基复合粉体材料如果添加太少不容易改变机械摩擦面原来的滑动摩擦形式，防锈、密封、清洁、减振性能也不会有明显的改善，还会降低吸附效果，由于润滑脂本来就是半固态高粘性产品，铜基复合粉体材料不宜太多，太多反而容易影响其粘度，增加摩擦阻力，因此铜基复合粉体材料与普通润滑脂的质量之比为0.1~10:100，优选1~5:100，更优选为2:100。

铜基复合粉体材料的粒径过大会降低比表面积，超微细铜基复合粉体材料的粒径过大会破坏油膜完整性与油膜质量，影响润滑效果，因此铜基复合粉体材料的粒径不超过100μm，但粒径过小会影响铜基复合粉体材料的使用效果，故铜基复合粉体材料的粒径优选为0.01~20μm，更优选为0.01~5μm。

需要说明的是，铜基复合粉体材料可以是已成粉状的铜基材料，也可以是非粉状的铜基材料加入普通润滑脂后均匀分散，只要加入普通润滑脂后的铜基复合粉体材料粒径达到要求即可。

在本发明中，所述铜基复合粉体材料优选是单质铜粉、铜的氧化物、有机化铜或含铜合金粉中的一种或几种，较优选是亚微米铜粉、纳米铜粉、工业级铜粉、氧化铜或氧化亚铜中的一种或几种，更优选为亚微米铜粉。本申请对所述铜基复合粉体材料的来源没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的上述铜基复合粉体材料的市售商品即可。

下面结合实施例对本发明提供的润滑脂及其性能进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1：

一种润滑脂，包括普通润滑脂以及均匀分散在所述普通润滑脂中的铜基复合粉体材料，所述铜基复合粉体材料与普通润滑脂的质量之比为1.5:100，且铜基复合粉体材料的粒径为0.01~2μm。

实施例2：

一种润滑脂，包括普通润滑脂以及均匀分散在所述普通润滑脂中的铜基复合粉体材料，所述铜基复合粉体材料与普通润滑脂的质量之比为3:100，且铜基复合粉体材料的粒径为0.01~0.6μm。

实施例3：

一种润滑脂，包括普通润滑脂以及均匀分散在所述普通润滑脂中的铜基复合粉体材料，所述铜基复合粉体材料与普通润滑脂的质量之比为2:100，且铜基复合粉体材料的粒径为0.01~10μm。

实施例4：

一种润滑脂，包括普通润滑脂以及均匀分散在所述普通润滑脂中的铜基复合粉体材料，所述铜基复合粉体材料与普通润滑脂的质量之比为9:100，且铜基复合粉体材料的粒径为0.01~0.3μm。

实施例5：

一种润滑脂，包括普通润滑脂以及均匀分散在所述普通润滑脂中的铜基复合粉体材料，所述铜基复合粉体材料与普通润滑脂的质量之比为6:100，且铜基复合粉体材料的粒径为0.01~4μm。

实施例6：

一种润滑脂，包括普通润滑脂以及均匀分散在所述普通润滑脂中的铜基复合粉体材料，所述铜基复合粉体材料与普通润滑脂的质量之比为1.5:100，且铜基复合粉体材料的粒径为0.01~50μm。

实施例7：

表1为出厂时的粗糙度和在使用匹配润滑脂运行1个月后的粗糙度检测数据，润滑机械部位为刚出厂的滑动轴承表面。

表1：

检测部位	出厂粗糙度（μm）	运行1个月后粗糙度（μm）
			1	0.847	0.836
2	0.848	0.852
			3	0.820	0.818

表2为出厂时的粗糙度和在使用匹配润滑脂运行半年后的粗糙度检测数据，润滑机械部位为刚出厂的滚动轴承内圈表面。

表2：

检测部位	出厂粗糙度（μm）	运行半年后粗糙度（μm）
			1	0.826	0.822
2	0.852	0.850
			3	0.831	0.829

实施例7中“匹配润滑脂”为采用本申请的组合配方针对不同机械摩擦面的粗糙度进行配置的润滑脂，铜基复合粉体材料选用的是亚微米铜粉。

从上表可以看出，在采用本发明润滑脂运行半年后，滑动和滚球轴承表面粗糙度均好于出厂状态，表明本发明润滑脂不仅具有很好的润滑减磨性能，还能在一定程度上修复摩擦面，显著延长轴承保养周期和使用寿命。

本申请还提供了该润滑脂用于自动修复机械磨损表面的应用，所述应用具体为：将润滑脂施用在机械磨损部位表面，润滑脂中的铜基复合粉体材料能够填补机械磨损表面并逐步实现机械磨损部位的自动修复。

所述机械可以是任何机械摩擦面的至少一部分，特别适合滚动/滑动轴承、导轨、压缩机、齿轮、减震器以及密封装置等摩擦副磨损部位进行自动修复。上述至少一部分是指可以只针对摩擦面上的部分磨损部位进行施用，而无需全部施用，从而节约成本。

实施例8：

表3为使用前的粗糙度和在使用匹配润滑脂运行半年后的粗糙度检测数据，滑机械部位为未使用本发明润滑脂运行半年后的滑动轴承表面。

表3：

检测部位	使用前粗糙度（μm）	运行半年后粗糙度（μm）
			1	1.007	0.894
2	1.250	0.926
			3	1.321	0.970

表4为使用前的粗糙度和在使用匹配润滑脂运行半年后的粗糙度检测数据，润滑机械部位为未使用本发明润滑脂运行半年后的滚动轴承内圈表面。

表4：

检测部位	使用前粗糙度（μm）	运行半年后粗糙度（μm）
			1	1.075	0.884
2	1.141	0.903
			3	1.201	0.934

实施例8中“匹配润滑脂”为采用本申请的组合配方针对不同机械磨损部位进行润滑所配置的润滑脂，铜基复合粉体材料选用的是亚微米铜粉。

从上表可以看出，在旧滑动和滚动轴承使用本发明润滑脂后，磨损部位表面粗糙度明显降低，表明本发明润滑脂具有良好的磨损自修复功能，从而改善其润滑效果。

实施例9：

本实施例对实施例1润滑脂（铜基复合粉体材料选用亚微米铜粉）的性能指标进行了测试，对比产品为壳牌佳度S2 OG15润滑脂，表5仅示出了4个主要的性能指标。

表5：

磨斑直径：磨斑直径越小，说明润滑脂的抗磨损能力、润滑性越好。

梯姆肯OK：表示润滑脂的极压性能，此指标测量值越高，说明润滑脂润滑性能越好。

烧结负荷PD：此指标测量值越高，说明润滑油的抗极压性能越好，所谓极压润滑性是指润滑油形成的润滑膜承受载荷而不被挤出摩擦表面，导致摩擦面缺少润滑的能力。

从上表可以看出：本发明润滑脂润滑抗磨性能有明显改善。

而且该润滑脂抗菌效果好，耐久性强，耐海水侵蚀，适用于潮湿多水的工况环境，而且耐温性能优异，能在超低温或1100℃高温下防止组件表面咬合，防止组件长时间操作导致的硬化、紧蚀和锈蚀。

以上对本发明提供的一种润滑脂及其应用进行了详细介绍。具体实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种润滑脂，其特征在于，包括普通润滑脂以及均匀分散在所述普通润滑脂中的铜基复合粉体材料，所述铜基复合粉体材料与普通润滑脂的质量之比为0.1~10:100，且铜基复合粉体材料的粒径不超过100μm。

2.根据权利要求1所述的润滑脂，其特征在于，所述铜基复合粉体材料与普通润滑脂的质量之比为1~5:100。

3.根据权利要求2所述的润滑脂，其特征在于，所述铜基复合粉体材料与普通润滑脂的质量之比为2:100。

4.根据权利要求1所述的润滑脂，其特征在于，所述铜基复合粉体材料的粒径为0.01~20μm。

5.根据权利要求4所述的润滑脂，其特征在于，所述铜基复合粉体材料的粒径为0.01~5μm。

6.根据权利要求1所述的润滑脂，其特征在于，所述铜基复合粉体材料为单质铜粉、铜的氧化物、有机化铜或含铜合金粉中的一种或几种。

7.根据权利要求6所述的润滑脂，其特征在于，所述铜基复合粉体材料为亚微米铜粉、纳米铜粉、工业级铜粉、氧化铜或氧化亚铜中的一种或几种。

8.权利要求1-7任一项所述的润滑脂用于自动修复机械磨损表面的应用。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述应用具体为：将润滑脂施用在机械磨损表面，通过润滑脂中的铜基复合粉体材料填补磨损表面逐步实现磨损部位的自动修复。

10.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述机械磨损表面是轴承、导轨、齿轮、减震器和制动器摩擦副表面的至少一部分。