CN110951516A - 一种纳米稀土(镧)添加剂在润滑油中的应用 - Google Patents

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    • C10M125/26—Compounds containing silicon or boron, e.g. silica, sand

Abstract

本发明提供一种纳米稀土(镧)添加剂在润滑油中的应用，涉及添加剂方法技术领域。该纳米稀土(镧)添加剂在润滑油中的应用，包括：氧化物颗粒应用于润滑油添加剂、纳米金属添加剂等作为润滑油添加剂的性能和纳米稀土（镧）作为润滑油添加剂的性能研究，氧化物颗粒物为纳米氧化物，纳米氧化物为纳米La2O3（镧）、纳米CeO2、纳米Al2O3和纳米SiO2。该纳米稀土(镧)添加剂在润滑油中的应用，由化学反应法制备的纳米稀土材料，通过表面修饰改性，分散到有机载体中合成，属于无毒、低灰节能减排产品，具有非凡的抗磨、减摩、抗氧抗腐蚀性和燃料、电力经济型，加入内燃机油，可显著提升最大无卡咬负荷、清净性、抗氧化性、抗磨性和减摩性能。

Description

一种纳米稀土(镧)添加剂在润滑油中的应用
技术领域
本发明涉及添加剂方法技术领域，特别的为一种纳米稀土(镧)添加剂在润滑油中的应用。
背景技术
纳米材料科学的发展推动了纳米润滑技术的发展，纳米级材料作为润滑油添加剂的研究已受到广泛关注。已经发现的纳米金属、纳米氧化物、纳米硫化物、碳纳米管、富勒烯、金刚石以及纳米磁性颗粒等都能使润滑油的润滑性能大幅提高。该文详细介绍了一种纳米稀土材料加入润滑油中的改性作用，并探究了它们的作用机理。基于大量的实验研究结果比较了他们性能的优劣，提出纳米稀土作润滑油添加剂有其它材料不可比拟的优势，为车辆润滑油的发展贡献一种新型添加剂。
表面磨损是机械零件失效的主要形式，因此摩擦磨损和润滑理论是机械学的重要课题。随着车辆和工业技术的的发展，车辆和设备不断向高速、重载、集成化、高精度方向发展，由于机械运行条件的苛刻及内部温度过高导致的摩擦磨损已成为提高机械寿命的最大制约因素，实践要求推动了润滑伦理研究的发展。传统的润滑主要基于两个原理：利用流体压力分隔表面，避免接触，以牺牲性的表面化学膜保护表面，避免粘着和磨粒磨损的损伤。因此润滑油在改善机构润滑状态中起着关键的作用。为了改良润滑油的技术指标，以取得更好的润滑效果，纳米材料作为添加剂在润滑中得到了广泛的应用，纳米颗粒添加剂能显著改善润滑，一方面纳米微粒加入润滑油中能改善润滑油的物理性能，如降低润滑剂的凝点，消除泡沫提高粘度，改善粘温特性等，从而提高零件的减膜和抗磨性，另一方面纳米微粒由于尺寸极小且形状类似圆形，可在零件相对运动时产生微轴承效应，变滑动摩擦为滑动和滚动复合摩擦，起到减小摩擦的作用，最主要的是纳米微粒能对受损零件表面进行自修复，纳米微粒具有很高的表面能能吸附在金属表面，形成吸附膜，随着运动的进行、温度的升高，纳米微粒渗透到材料表面，在表面使材料的硬度大幅提高，抗磨能力大大加强，同时由于颗粒尺寸远远小于摩擦副表面磨损产生的磨痕，因此可以填补金属表面磨痕，从而达到修复损伤的功能，这就是所谓的自修复功能，纳米稀土(镧)添加剂在润滑油中的应用是当今研究的课题之一。
发明内容
本发明提供的发明目的在于提供一种纳米稀土(镧)添加剂在润滑油中的应用，最终有望实现纳米稀土(镧)添加剂在润滑油中的应用。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种纳米稀土(镧)添加剂在润滑油中的应用，包括氧化物颗粒应用于润滑油添加剂、纳米金属添加剂等作为润滑油添加剂的性能和纳米稀土（镧）作为润滑油添加剂的性能研究。
进一步的，所述氧化物颗粒物为纳米氧化物。
进一步的，所述纳米氧化物为纳米La2O3（镧）、纳米CeO2（铈）、纳米Al2O3（铝）和纳米SiO2（硅），纳米La2O3（镧），能够明显提高润滑脂的承载和抗磨性能，这是因为纳米La2O3，经表面修饰后较均匀地分散在基础脂中，在摩擦表面会形成一种边界润滑膜，这是一种物理吸附膜，可以起到抗磨减压作用；沉积在摩擦面间的纳米La2O3，可以填充工作表面的微坑和损伤部位，起到一种自修复作用。加入纳米La2O3的样品的摩擦系数比基础脂降低了50％～60％，且加入纳米La2O3，对提高润滑脂的抗微动磨损性能尤其出众，其摩擦系数在整个试验过程中波动较小，顶球磨痕直径也减小很多，较大程度地提高了润滑脂的抗磨性，在润滑脂中加入纳米CeO2可以稍微提高润滑脂的极压抗磨性，但耐磨效果一般，原因可能是因为纳米CeO2对润滑脂的感受性差，具体原因还需进一步分析，加入纳米CeO2的样品的摩擦系数虽然有一定程度的降低，但摩擦系数在整个试验过程波动较大，而且呈上升趋势，在润滑脂中加入纳米Al2O3会产生副作用。其原因可能是纳米Al2O3会较大程度地破坏润滑脂的结构，导致其抗磨性及极压性大幅下降，影响润滑脂的性能，加入纳米Al2O3的样品的摩擦系数大大升高。在润滑脂中加入米Al2O3能有效改善润滑脂的极压性，且磨斑表面磨痕较浅，比较光滑。
本发明提供了一种纳米稀土(镧)添加剂在润滑油中的应用。具备以下有益效果：
由化学反应法制备的纳米稀土材料，通过表面修饰改性，分散到有机载体中合成，属于无毒、低灰节能减排产品，具有非凡的抗磨、减摩、抗氧抗腐蚀性和燃料、电力经济型。加入内燃机油，可显著提升最大无卡咬负荷、清净性、抗氧化性、抗磨性和减摩性能，是一种新型节能润滑油主剂。
具体实施方式
本发明提供一种技术方案：一种纳米稀土(镧)添加剂在润滑油中的应用，包括：氧化物颗粒应用于润滑油添加剂、纳米金属添加剂等作为润滑油添加剂的性能和纳米稀土（镧）作为润滑油添加剂的性能研究，氧化物颗粒物为纳米氧化物，纳米氧化物为纳米La2O3（镧）、纳米CeO2（铈）、纳米Al2O3（铝）和纳米SiO2（硅），利用四球机测试其极压抗磨性。
实施例一：
纳米La2O3（镧），能够明显提高润滑脂的承载和抗磨性能，这是因为纳米La2O3，经表面修饰后较均匀地分散在基础脂中，在摩擦表面会形成一种边界润滑膜，这是一种物理吸附膜，可以起到抗磨减压作用；沉积在摩擦面间的纳米La2O3，可以填充工作表面的微坑和损伤部位，起到一种自修复作用。加入纳米La2O3的样品的摩擦系数比基础脂降低了50％～60％，且加入纳米La2O3，对提高润滑脂的抗微动磨损性能尤其出众，其摩擦系数在整个试验过程中波动较小，顶球磨痕直径也减小很多，较大程度地提高了润滑脂的抗磨性。
实施例二：
在润滑脂中加入纳米CeO2（铈）可以稍微提高润滑脂的极压抗磨性，但耐磨效果一般，原因可能是因为纳米CeO2（铈）对润滑脂的感受性差，具体原因还需进一步分析，加入纳米CeO2（铈）的样品的摩擦系数虽然有一定程度的降低，但摩擦系数在整个试验过程波动较大，而且呈上升趋势。
实施例三：
在润滑脂中加入纳米Al2O3（铝）会产生副作用，其原因可能是纳米Al2O3（铝）会较大程度地破坏润滑脂的结构，导致其抗磨性及极压性大幅下降，影响润滑脂的性能，加入纳米（铝）Al2O3（铝）的样品的摩擦系数大大升高。
实施例四：
在润滑脂中加入米SiO2（硅）能有效改善润滑脂的极压性，且磨斑表面磨痕较浅，比较光滑。
实施例五：
超细金属材料以适当方式分散于各种润滑油中可形成一种稳定的悬浮液，这种润滑油每升中含有数百万个超细金属材料颗粒，它们与固体表面相结合，形成一个光滑的保护层，同时填塞微划痕，从而大幅度降低摩擦和磨损，尤其在重载、低速和高温振动条件下作用更为显著，而在润滑介质添加剂中应用较多的金属纳米材料，包括镍、金、银金属材料等，这些金属纳米材料有着与传统添加剂不同的减摩抗磨机理，在对载荷和转速对含纳米材料润滑油性能的影响，纳米添加剂的润滑油在中、高载荷和转速下可以减少磨损。在中、高负荷下，纳米添加剂形成的物理吸附膜或沉积膜起作用，并且纳米金属材料还可以在高载荷下碾压成膜，有承载和表面改性的双重功能，因而减少了磨损，最后得出结论润滑油中添加纳米金属材料可以降低摩擦，减少磨损，并可大大提高润滑油承载能力，添加纳米金属材料的润滑油更能适应高速重载和瞬时失油等特殊工况。
实施例六：
由化学反应法制备的纳米稀土材料，通过表面修饰改性，分散到有机载体中合成，属于无毒、低灰节能减排产品，具有非凡的抗磨、减摩、抗氧抗腐蚀性和燃料、电力经济型。加入内燃机油，可显著提升最大无卡咬负荷、清净性、抗氧化性、抗磨性和减摩性能，是一种新型节能润滑油主剂。
项 目 典型指标 试验方法
外观 褐红色透明油状液体 目测
密度（20℃）/（kg/m3） ≥ 980-1020 GB/T1884
运动粘度（100℃）/（mm2/s） ≥ 15.5 GB/T265
闪点（开口）/℃ ≥ 179 GB/T267
倾点/℃ ≤ -18 GB/T3535
镧含量/% ≥ 1 附录 A
硼含量/% ≥ 1 附录 A
硫含量/% ≥ 2 SH/T0303
总碱值/（mgKOH/g） ≥ 100 SH/T0251
水分 ≤ 0.3 GB/T260
与传统摩擦改进剂有机钼等比较，颜色浅、耐负荷高，比传统硫磷减摩剂毒性小，比脂肪酸耐高温、抗腐蚀，推荐加量：内燃机油 0.5%-3%；以下是实验数据对比。
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从上述数据来看，纳米稀土技术从抗磨、延长机器寿命上更胜一筹，实验数据和行车数据来看，纳米稀土（镧）润滑油具有节能、减磨、节省燃油消耗等作用。
由以上实施例中可得出：纳米颗粒作为润滑油添加剂，因其具有优异的减摩、抗磨性能表现出了广阔的应用前景。为进一步推动该领域研究的发展，纳米稀土（镧）材料的应用更加深入了这一领域：（1）活性剂的选择是解决纳米粒子在润滑油中的分散及稳定性的重要突破口，也是纳米添加剂能够实际应用的前提。研究纳米颗粒与其它添加剂的配伍情况，即加强纳米颗粒与油品兼容性方面的研究，（2）纳米润滑油的减摩抗磨机理现在有很多种，虽然有些已经应用于解释各种抗磨减摩现象，并取得了一定的成果，但真正能够应用的好材料还要优中选优，（3）对纳米润滑材料的研究，从发展趋势来看，应当注意深入系统地研究纳米颗粒组成、粒径、修饰剂成分等对润滑剂性能的影响，探讨抗磨或“自修复”机制，以指导纳米润滑添加剂的研究开发．同时还应进一步设计和发展具有良好抗磨性能、提高承载能力、对磨损表面具有一定磨损修复功能、对环境无污染或少污染的新型纳米润滑油添加剂，以满足高科技应用和环保方面的需要，（4）纳米稀土（镧）从数据和应用来看，都满足上述三个要求，因此应该得到广泛应用。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种纳米稀土(镧)添加剂在润滑油中的应用，其特征在于，包括：氧化物颗粒应用于润滑油添加剂、纳米金属添加剂等作为润滑油添加剂的性能和纳米稀土（镧）作为润滑油添加剂的性能研究。
2.根据权利要求1所述的一种纳米稀土(镧)添加剂在润滑油中的应用，其特征在于，所述氧化物颗粒物为纳米氧化物。
3.根据权利要求2所述的一种纳米稀土(镧)添加剂在润滑油中的应用，其特征在于，所述纳米氧化物为纳米La2O3（镧）、纳米CeO2（铈）、纳米Al2O3（铝）和纳米SiO2（硅）。
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