CN109054968B - 一种液压机械用固体润滑剂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种液压机械用固体润滑剂，其润滑剂组分质量含量为：石墨14.3‑18.4份，聚四氟乙烯30.2‑38.2份，棕刚玉12.0‑14.3份，锂基脂26.4‑28.1份，二硫化钼12.3‑13.6份；各种润滑剂组分为颗粒状，大小约为200‑800目，充分搅拌。该润滑剂成本低、绿色、环保、摩擦系数低（0.04‑0.13）、更换操作方便、方法简单、成果转化潜力大、实用价值广，主要应用在高温、高湿、高载环境下液压机械设备润滑上。

Description

一种液压机械用固体润滑剂
技术领域
本发明涉及一种固体润滑剂，具体地说是一种液压机械用固体润滑剂。
背景技术
摩擦磨损发生在相对运动的机械零件表面，是一种自然现象。磨损之所以受到人们的重视，主要是因为磨损失效导致的损失十分惊人，同时造成的大量的人身伤亡事故。据统计，磨损、断裂和腐蚀是机械零件失效的三种形式，其中磨损失效是包括航空设备在内的机电工程设备失效的主要原因，约有70%-80%的设备损坏是由于各种形式的磨损引起的。因此，如何解决减磨润滑、延长机械部件的使用寿命、降低生产成本，是目前及将来相当长一段时间亟需解决的问题，尤其是目前新旧动能转换发展阶段，国民经济对机械设备使用寿命的战略要求。
目前，机械部件间的润滑问题有几种解决的途径，一是从材料角度，科学合理地选择自身耐磨性好的结构材料，尤其是存在自润滑性的结构材料；二是从材料表面改性角度，利用电镀、化学沉积、激光熔覆、渗层等表面改性工艺，在基体表面获得一层具有高耐磨（或高减磨）或具有良好摩擦学特性的结构层；三是从材料润滑剂角度，在摩擦面之间涂覆各种形式的润滑剂或润滑膏，形成极薄的润滑膜，起到减磨润滑作用。但第一种途径中，要求选择耐磨性好的结构材料，这就对结构材料的整体性能需要更高，而且结构材料用量大，造成机械设备成本大幅度提高；第二种途径中，表面改性处理是公认的最节约材料、最节省能源的方法，通过高耐磨（或高减磨）或具有良好摩擦学特性的结构层，可提高设备的整体性能，但磨合面加工精度要求高，且施工相对复杂；第三种途径中，材料润滑剂是界面间减磨润滑的最简单方法，具有成本低、施工方便等突出优点，是机械设备润滑不可缺少的方法。
润滑剂种类较多，主要分为气体润滑剂、流体（油）、润滑脂（半固态）、固体润滑材料等。最传统常用的润滑方式是液态、半固态润滑，主要应用于常温；高温时，润滑剂流动性增强，导致承载能力下降、润滑性能减弱，甚至失去润滑作用，还可能造成环境污染；低温时，润滑剂黏度增大，减磨效果降低；真空时，润滑剂润滑效果更差，难以使用。因此，传统的润滑材料难以满足特殊环境下抗磨、减磨的要求。对于高温、真空、高速、重载、干摩擦等的零部件，必须采用固体润滑材料。而固体润滑材料主要依靠材料本身或其转移膜的低剪切特性而起到抗磨、减摩作用，包括金属(基)润滑材料、无机非金属（基）润滑材料和高分子（基）润滑材料以及组合而成的复合固体润滑材料。但目前看，复合固体润滑材料存在成分复杂、环保性差、各组元间功能难以协同等不足，需要不断研究探索。
机械设备的润滑主要需要考虑成本低、操作方便、方法简单等优势；而固体润滑剂的研究要求考虑成本低、方便运输、绿色、环保等优点。
发明内容
本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种低成本、低摩擦系数、绿色、环保、成果转化潜力大，实用价值广的固体润滑剂，主要应用在高温、高湿、高载环境下液压机械设备润滑上。
本发明的目的是采用下述技术方案实现的。一种液压机械用固体润滑剂，其润滑剂组分质量含量为：石墨14.3-18.4份，聚四氟乙烯30.2-38.2份，棕刚玉12.0-14.3份，锂基脂26.4-28.1份，二硫化钼12.3-13.6份；各种润滑剂组分为颗粒状，大小约为200-800目，充分搅拌。
固体润滑剂机设备润滑机理分析。
石墨的熔点为3850±50℃，沸点为4250℃，即使经超高温电弧灼烧，重量的损失很小，热膨胀系数也很小。石墨强度随温度提高而加强，在2000℃时，石墨强度提高一倍。石墨是一种优异的润滑材料，其润滑性能取决于石墨颗粒的大小，颗粒越小，摩擦系数越小，润滑性能越好。同时它可吸附水气而使层间易于滑动，所以在潮湿介质中的摩擦磨损性能优于干燥环境。
聚四氟乙烯具有和石墨同样的结构，也是传统的润滑材料。熔融温度为327-342℃，工作温度可以达到250℃，是所有润滑材料中摩擦系数最低的材料。
棕刚玉，俗名又称金刚砂，是用矾土、碳素材料、铁屑三种原料在电弧炉中经过融化还原而制得的棕褐色人造刚玉，故为此名。棕刚玉主要化学成份是 Al2O3，熔点为2250℃硬度适中，堆积密度高，无游离二氧化硅，比重大，韧性好，是良好的磨料。
二硫化钼是重要的固体润滑剂，黑色固体粉末，有金属光泽，化学式MoS2，熔点1185℃，密度4.80g/cm3（14℃），莫氏硬度1.0-1.5，特别适用于适用于高温、高压、高转速、高负荷的机械工作状态，延长机械设备寿命。二硫化钼粒度达到325-2500目时，微颗粒硬度1-1.5，摩擦系数0.05-0.1，所以可起到减摩作用。
锂基润滑脂是由羟基脂肪酸锂皂稠化矿物油并加入抗氧、防锈、防腐等多种极压抗磨添加剂调制而成。在极端恶劣的操作条件下，还能发挥良好的润滑效能，主要适用于高强负荷、高温度条件下的机械设备。
本发明具有以下优点：
1、润滑剂成本低、绿色、环保。
2、摩擦系数低（0.04-0.13），主要应用在高温、高湿、高载环境下液压机械设备润滑上。
3、该润滑剂更换操作方便、方法简单、成果转化潜力大、实用价值广。
附图说明
图1是润滑剂200目时，摩擦系数曲线图；
图2是润滑剂500目时，摩擦系数曲线图；
图3是润滑剂800目时，摩擦系数曲线图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
实施例1：一种液压机械用固体润滑剂，其润滑剂组分质量含量为：石墨14.7份，聚四氟乙烯32.1份，棕刚玉12.5份，锂基脂26.9份，二硫化钼13.6份；各种润滑剂组分为颗粒状，大小约为200目，充分搅拌。
按照国家标准GB/T3142-1982和GB/T12583-1998，利用四球摩擦试验机对固体润滑剂的摩擦系数进行测定，测定前需对固体润滑剂进行配制，其工艺过程如下：
a.固体润滑剂配制
按照上述比例将石墨、聚四氟乙烯、棕刚玉、二硫化钼材料称重，粉碎成200目，并搅拌均匀，放入球磨机进行球磨24小时，得到球磨改性后的粉体；
b.锂基脂配制
将锂基脂粉碎成200目后逐量加入a固体润滑剂中，并搅拌均匀，放入球磨机进行球磨6小时，得到的固体润滑剂待用；
c.摩擦系数测定
利用四球摩擦试验机对固体润滑剂b的摩擦系数进行测定，在30℃、相对湿度30%、载荷500N、转速1200r/min、磨损60min工艺下，测得平均摩擦系数；
d.试用试验
在钢铁基体上涂覆厚度约为1-3mm的润滑剂，工作时间168h，计算使用成本；
如图1所示，润滑剂200目时，摩擦系数曲线图，摩擦系数约为0.04-0.05；节约成本6万余元，成本包括人工成本、产品价格。
实施例2：一种液压机械用固体润滑剂，其润滑剂组分质量含量为：石墨16.4份，聚四氟乙烯31.5份，棕刚玉13.0份，锂基脂26.4份，二硫化钼12.7份；各种润滑剂组分为颗粒状，大小约为500目，充分搅拌。
按照国家标准GB/T3142-1982和GB/T12583-1998，利用四球摩擦试验机对固体润滑剂的摩擦系数进行测定，测定前需对固体润滑剂进行配制，其工艺过程如下：
a.固体润滑剂配制
按照上述比例将石墨、聚四氟乙烯、棕刚玉、二硫化钼材料称重，粉碎成500目，并搅拌均匀，放入球磨机进行球磨24小时，得到球磨改性后的粉体；
b.锂基脂配制
将锂基脂粉碎成500目后逐量加入a固体润滑剂中，并搅拌均匀，放入球磨机进行球磨6小时，得到的固体润滑剂待用；
c.摩擦系数测定
利用四球摩擦试验机对固体润滑剂b的摩擦系数进行测定，在30℃、相对湿度30%、载荷500N、转速1200r/min、磨损60min工艺下，测得平均摩擦系数；
d.试用试验
在钢铁基体上涂覆厚度约为1-3mm的润滑剂，工作时间168h，计算使用成本；
如图2所示，润滑剂500目时，摩擦系数曲线图，摩擦系数约为0.055-0.075；节约成本5万余元，成本包括人工成本、产品价格。
实施例3：一种液压机械用固体润滑剂，其润滑剂组分质量含量为：石墨15.1份，聚四氟乙烯33.2份，棕刚玉12.4份，锂基脂26.8份，二硫化钼12.5份；各种润滑剂组分为颗粒状，大小约为800目，充分搅拌。
按照国家标准GB/T3142-1982和GB/T12583-1998，利用四球摩擦试验机对固体润滑剂的摩擦系数进行测定，测定前需对固体润滑剂进行配制，其工艺过程如下：
a.固体润滑剂配制
按照上述比例将石墨、聚四氟乙烯、棕刚玉、二硫化钼材料称重，粉碎成800目，并搅拌均匀，放入球磨机进行球磨24小时，得到球磨改性后的粉体；
b.锂基脂配制
将锂基脂粉碎成800目后逐量加入a固体润滑剂中，并搅拌均匀，放入球磨机进行球磨6小时，得到的固体润滑剂待用；
c.摩擦系数测定
利用四球摩擦试验机对固体润滑剂b的摩擦系数进行测定，在30℃、相对湿度30%、载荷500N、转速1200r/min、磨损60min工艺下，测得平均摩擦系数；
d.试用试验
在钢铁基体上涂覆厚度约为1-3mm的润滑剂，工作时间168h，计算使用成本；
如图3所示，润滑剂800目时，摩擦系数曲线图，摩擦系数约为0.085-0.13；节约成本4万余元，成本包括人工成本、产品价格。

Claims (1)

1.一种液压机械用固体润滑剂，其润滑剂组分质量含量为：石墨14.3-18.4份，聚四氟乙烯30.2-38.2份，棕刚玉12.0-14.3份，锂基脂26.4-28.1份，二硫化钼12.3-13.6份；各种润滑剂组分为颗粒状，大小为200-800目，充分搅拌。
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