CN1206737A - 一种纳米金属微粉的抗磨润滑剂 - Google Patents

Abstract

本发明是一种纳米金属微粉的抗磨润滑剂,它是由纳米金属微粉与溶剂经过一定的工艺条件和生产步骤制成的,由于纳米金属微粉具有仅含几十至几万个原子的纳米微粒,在此状态下的纳米微粒有熔点低、烧结性强的特性,可在润滑油中起到承压骨架作用,在摩擦进行时,纳米金属微粉粒子可部分渗入金属表面,直接改善摩擦表面上的金属结构,它不仅起到改善润滑性能,还可以降低摩擦系数,增加液膜承压能力,也是一次纳米金属材料应用的先例。

Description

一种纳米金属微粉的抗磨润滑剂

本发明涉及材料应用类，特别涉及一种纳米金属微粉的抗磨润滑剂。

众所周知，润滑材料最重要的任务，就是防止滑动零件相互运动时发生粗糙微凸体的接触，在较高的滑动速度下，是通过把润滑液分子吸附在金属表面上，形成一层液体膜，以此来隔阻摩擦表面粗糙微凸体的接触，由于液体的理化性质，受摩擦面运动时或环境变化时产生的温度、压力等因素变化影响较大，难以在运动零件表面长久维持液膜的承压能力，隔阻粗糙微凸体的接触，使摩擦面的摩擦系数增大，金属表面产生裂纹，金属发生磨损，从而可知，润滑材料是非常重要的，在现有润滑技术中，为了弥补纯液体润滑的缺欠，主要解决办法是向润滑液中加入各种有机、无机化合物，以改善润滑液的理化性能，提高液膜的承压能力，降低摩擦面的摩擦系数，这些化合物加入到润滑液中，虽然可以起到一定的改善摩擦作用，但是，也带来一定的副作用，如一些化合物、化学性质不稳定，遇水会生成酸，在摩擦面产生腐蚀，使其应用范围受到局限，另外一旦摩擦的环境和条件超出特定的允许范围，这些有机、无机物的添加剂就无能为力了，并可能产生化学变化，生成不利于润滑的物质，使润滑被破坏。

本发明的目的就是针对上述润滑液存在的种种缺欠，提供一种纳米金属微粉的抗磨润滑剂，该抗磨润滑剂是一种含有纳米金属微粉的固、液混合物，将其3-5％的纳米金属微粉的固、液混合物加入到润滑液中，可明显改善润滑液的润滑性能，其关键在于固态的纳米金属微粉，它在润滑液中以其特有的理化性质，使润滑液在摩擦面以多种形式降低摩擦系数，增加液膜承压能力。

本发明的技术构思：

液体润滑是目前应用最为广泛的一种润滑方式，它的优点很多，因此润滑技术日益完善，但是其固有的缺欠并未彻底解决，这就是液体的理化性质受到温度、压力变化影响很大，虽然向液体中加入各种有机、无机添加剂，可在特定允许温底、压力条件下，改善液体润滑的缺欠，但当摩擦的环境和条件超出特定的允许范围时，这些添加剂在液体中就无能为力了，并有可能产生化学变化，生成不利于润滑的物质，使润滑被破坏，针对这一缺欠，我们了解固体材料在相同的温度、压力变化条件下，其理化性能比液体材料要稳定的多，本发明的原理就是将直径为40纳米的固体金属微粒均匀加入到润滑液体中，使其在润滑液中以本身所特有的理化性能，充分发挥其独特的作用，使润滑液体即使是在比较高的温度及压力变化的条件下，也能降低摩擦系数，增加承压能力，使摩擦面受到保护，直径为40纳米的金属粒子材料，就是目前比较热门的金属纳米材料，纳米材料是纳米科学技术与材料科学相结合的产物，纳米又称毫微米，是一种长度单位，一纳米等于10^-9米，纳米科技是一门在0．1-100纳米范围内对物质和生命进行研究和应用的科学技术，目前纳米科技已使人类直接利用原子和分子进行生产，能制造出仅含有几十到几万个原子的超细胞粒--纳米微粒，并将其作为基本构成单元，排列成纳米固体材料，纳米材料目前主要包括有金属、金属化合物、无机物、聚合物的纳米微粒，经混合压制，浇结或溅射而形成具有特殊性能的非常规的固体材料。本发明利用纳米金属微粉所具有的特性，一是纳米金属微粉的几何尺寸微小，实际上是几十至几万个原子的团簇，二是纳米金属微粉物理性与原来金属的物理性相比差别特大，如40纳米左右的纯镍金属微粉，其熔融温度仅能80℃，而纯镍金属的熔点却为1450℃，几何尺寸小到纳米级的金属粒子，实际上就是几百到几千个该金属分子的集团，它与原纯金属的晶格结构有很大不同，相对于非金属纳米材料讲，金属纳米材料可以很容易的受环境、温度、压力、剪切等条件的变化，其几何尺寸、粒子抗压强度、外型、熔点、化学反应活性等理化性能也随之改变，向润滑液体中加入金属纳米材料的目的，就是要利用纳米金属材料的特性，改善润滑液体的润滑性能，纳米金属微粉粒子比较小的几何尺寸，可以在润滑液中起到承压骨架作用，在摩擦进行时，纳米金属微粉粒子可以部分地渗入金属表面，直接改变摩擦表面上的金属结构，使其硬度发生变化，抗氧化、抗腐蚀、抗耐磨性能得到改善，未渗入金属表面的纳米金属微粉粒子可以填充在摩擦表面的凹陷中，以提高摩擦面上的承载面积，也可以在粗糙微凸体的剪切下或温度压力变化下与环境中的其他物质化合成具有层状晶格结构的优良固体润滑材料，部分纳米金属微粉粒子可以在摩擦面以其团块形状，夹杂在层状结构的材料中，使滑动摩擦中具有部分滚动摩擦，在纳米金属微粉粒子的上述综合使用下，使液体润滑的摩擦系数降低，承压能力提高，纳米金属微粉材料品种很多，但经过多次试验，目前具有较佳效果的选择四种纳米金属微粉即钼、钽、镍、铜，通过多次试验，这四种纳米金属微粉可以被扩散到摩擦面的金属表层内，使钢的表面硬度、晶格发生显著变化，钼、钽纳米金属微粉粒子会分别与环境中的氧、硫结合成具有层状晶格结构的固体润滑材料，使之具有优良的氧化稳定性，镍、铜则可以增加摩擦面的承载面积，并以其细微的团块外形存在摩擦面上，使滑动摩擦中具有部分滚动摩擦，这四种纳米金属微粉制成的抗磨润滑剂，大大的改善液体润滑的效果。

本发明的具体内容

本发明采用纳米金属微粉及溶剂经过一定工艺条件和步骤，制成一种纳米金属微粉的抗磨润滑剂。

1、本发明的配方

原料名称            规格              重量百分比％

纳米金属微粉      20-100nm                30-25

溶剂             

         70-75

2、本发明的最佳配方

原料名称                规格              重量百分比％

钼粉                    ≯40nm               7

钽粉                    ≯40nm               3

镍粉                    ≯40nm               7

铜粉                    ≯100nm              3

溶剂                          80

本发明的生产工艺条件下

1、所有制做过程应在室内进行，室内粉尘应控制≯5mg／m³。

2、制做的温度，相对温度≯65℃，溶剂温度≯50℃。

3、制做时的压力为常压。

4、各种纳米金属微粉应在真空条件下保存，称量时应在真空柜内进行，称量完的微粉应马上浸入溶剂中保存。

本发明的制做方法：

1、主要的制做设备

以每班制做500升计算，需要1000升搪瓷夹套搅拌釜二台、胶体磨一台、天平一台(称量精度0．1g、量程500g)、电子台称一台、真空柜1个、真空泵一台、油泵2台、溶剂贮存缸一个(带计量)、小溶量灌装机一台。

2、制做步骤

(1)根据配方在真空柜内称量完各种纳米微粉的重量待备用。

(2)开动真空泵，抽空1釜内空气，然后充入氮气。

(3)按配方要求向1釜内泵入一定量的溶剂，开动搅拌。

(4)按配方把已在真空柜内称量完的备用的纳米金属微粉依次投入1釜中进行搅拌。

(5)待搅拌1小时后，用泵将1釜中的混合物送入胶体磨研磨，研磨后的物料进入2釜中。

(6)物料全部转入2釜后，再搅拌1小时。

(7)搅拌1小时后，开始用灌装机灌装，灌装时搅拌不停止。

(8)制做时应注意的事项。

纳米金属微粉不能与空气接触，否则会变质，重者会发生自燃，溶剂在保管使用中也应远离火源。

结合生产工艺条件及制做步骤说明本发明的实施例：

按着生产工艺条件和制做步骤及下列配方制做纳米金属微粉的抗磨润滑剂：

实施例1

原料名称            规格           重量百分比％

钼粉                ≯20nm             5

钽粉                ≯40nm             5

镍粉                ≯20nm             7

铜粉                ≯100nm            3

溶剂                    80

实施例2

原料名称                规格            重量百分比％

钼粉                    ≯40nm             7

钽粉                    ≯40nm             3

镍粉                    ≯40nm             7

铜粉                    ≯100nm            3

溶剂                   

    80

实施例3

原料名称                规格            重量百分比％

钼粉                    ≯40nm             7

钽粉                    ≯40nm             7

镍粉                    ≯20nm             6

铜粉                    ≯100nm            5

溶剂                   

    75

按实施例1、2、3三种配方制造成的一种纳米金属微粉的抗磨润滑剂，分别在夏利、捷达、CA141车上进行实际使用试验，其效果如下：

按实施例1的配方制造的抗磨润滑剂，试用在夏利牌轿车上，该车行驶里程已15万公里，未经大修，使用润滑油均按随车说明书选用，各部件均有磨损，发动机燥音、振动较大，并有烧机油现象，在这种状况下，不改变原车用润滑油级别及牌号，每行驶5000公里或加机油时，向发动机内注入抗磨润滑剂(占机油量的4％)，经实际试验里程一万七千公里后，发动机燥音降低，振动减轻，烧机油现象好转。

用实施例2的配方制造成的抗磨润滑剂，用在捷达车上，该车行驶7万公里，整车各部件没有明显问题，只是发动机有轻微燥音，在加机油时，取占机油量的3％的抗磨润滑剂加入机油内，行驶约5000公里，发现燥音已无，效果非常明显。

用实施例3的配方制造成的抗磨润滑剂用在CA141车上，该车行驶已18万公里，发动机燥音大，烧机油，在该车加入机油时，取占机油量的5％的抗磨润滑剂加入到机油内，经过5000公里的行驶试验，明显发现发动机的燥音减小，烧机油现象得到改善，证明这种抗磨润滑剂效果显著。

本发明工艺简单、制做简便、效果明显，它不但起到润滑作用，而且也起到修补作用。

Claims (2)

1、一种纳米金属微粉的抗磨润滑剂，它是由纳米金属微粉及溶剂所组成，其特征在于配方如下：

原料名称        规格           重量百分比％

纳米金属微粉    20-100nm       30-25

溶剂            70-75

2、按照权利要求1所述的一种纳米金属微粉的抗磨润滑剂，其特征在于它的最佳配方为：

原料名称    规格            重量百分比％

钼粉        ≯40nm           7

钽粉        ≯40nm           3

镍粉        ≯40nm           7

铜粉        ≯100nm          3

溶剂       

  80