CN1654608A - 金属抗磨减磨动态自修复润滑剂及制备工艺 - Google Patents

Abstract

金属抗磨减磨动态自修复润滑剂，是矿物质与悬浮剂和润滑油的组合物，其特征在于按矿粉重量百分比计：温石棉57.50－64、兰石棉12－16、阳起石4.5－6、隐晶质石墨9－12、透辉石4.5－6、绢云母4.5－6。制备工艺：将上述除隐晶质石墨外的原料分别经破碎、磁选、水析、湿式磁选除铁、烘干粉碎，加工出粒度为2－5μm的矿粉；另将隐晶质石墨提纯：将200目的矿粉球磨至2－5μm，经浮选、酸洗、水洗、烘干、粉碎，将两部分矿粉按上述重量比混合得矿物质组合粉体；再按不同用途，将粉体、悬浮剂与5％的润滑油经高速搅拌混匀、再与其余比例的润滑油在调和釜中搅拌并加热至80℃、匀质后冷却至30℃罐装为各个用途的成品包装。经测定，在摩擦副表面生成保护层的硬度是铁基合金的一倍以上，摩擦系数比原来下降了一个数量级。

Description

金属抗磨减磨动态自修复润滑剂及制备工艺

技术领域

本发明涉及润滑组合物，一种有动态自修复功能的固体润滑剂及制备工艺。

背景技术

固体润滑剂是指利用固体粉末、薄膜或某些整体材料来减少两相对运动的承载表面之间的摩擦磨损的作用。目前适合作为固体润滑剂的物质很多，大体可分为以下几类：

1、层状结构物质：主要有石墨、氟化石墨、云母、二硫化钼、氮化硼等。

2、软金属：主要有铅、锡、铟、锌、银、金等。

3、高分子材料：主要有尼龙、聚乙烯、聚四氟乙烯、聚酰亚铵等。另外还有一些氧化物、氟化物和有机物等。

它们共同的作用机理是在两个摩擦副表面形成一种膜状物质，从而减轻了摩擦副之间的摩擦和磨损。但是，上述润滑剂需对被保护件做的防磨损处理工艺相对复杂，并且既便是掺入润滑油中，也存在固体润滑剂比重大、沉积严重的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种金属抗磨减磨动态自修复润滑剂及制备工艺，能在动态中减少磨擦副间的磨损并结合在其表面，呈现自修复效果。

金属抗磨减磨动态自修复润滑剂，是矿物质与悬浮剂和润滑油的组合物，其特征在于润滑剂的配比按重量百分比计：

矿粉组合物0.005-5.0∶悬浮剂2.5-4.0∶润滑油92-97.50％。

所述润滑剂的制备工艺：将上述除隐晶质石墨外的原料分别经破碎、磁选、水析、湿式磁选除铁、烘干粉碎，加工出粒度为2-5μm的矿粉；另将隐晶质石墨提纯：将200目的矿粉球磨至2-5μm，经浮选、酸洗、水洗、烘干、粉碎，将两部分矿粉按上述重量比混合得矿物质组合粉体，再将组合矿粉按0.005-5.0％、悬浮剂2.5-4.0％、其余为润滑油的比例经高速搅拌、与其余比例的润滑油在搅拌中加热80℃、匀质后冷却至30℃罐装为成品包装。

本发明的金属抗磨减磨动态自修复润滑剂是由富镁的硅酸盐，含钙镁的偏硅酸盐和含碳、硅的隐晶质矿物组成。它有很好的化学稳定性，常温下不会同任何润滑油类发生化学反应。通过润滑油的媒介作用，将这种组合矿粉输送到各个摩擦副表面。在正发生摩擦和磨损的摩擦副表面上，存在着负荷的承载力，挤压力和由于运动而产生的剪切力，在这些力的综合作用下，使表面的粗糙峰发生脆性断裂或将对方犁出痕沟。同时，在物理反映点上，会瞬间产生极高温度。在高温高压的作用下，组合矿粉超细粒子中的偏硅酸镁分解为镁原子和偏硅酸离子。镁原子同摩擦副表面的铁原子发生了置换反应，反应机理： 。而另一产物Mg²⁺、反应末完成的Fe³⁺、原粒子中的其他金属离子与偏硅酸离子结合在一起，这样就生成比原晶体大得多的新生铁基杂原子晶格空间结构的晶体。反应的结果是在摩擦副表面生成了硬度高、光洁度好的偏硅酸盐铁基金属陶瓷保护层。在此过程中，组合矿粉微粒被再次碾碎。这种润滑剂在使用中由磨损产生的热能，促成了其矿粉置换反应的发生，而置换反应的发生又加速了保护层的生长。因而不断增强的保护层自动地修复着摩擦副表面，直至使其达到最佳的机械配合尺寸和更加光滑的接触表面。光滑的表面摩擦小，产生热能不断降低，置换反应逐渐停止了，整个动态自修复过程也终止了。可以看出，这种自修复即置换反应只在有磨损的部位上发生。经分解两辆桑塔娜轿车的发动机实测，试用前测得发动机各部件数据为原始记录；经试用本润滑剂运行7000-9400公里后，再次拆卸发动机实测，通过数据分析证明该润滑剂具有显著的自修复功能。

在显微镜下清晰可见摩擦副表面生成的这种保护层，经测定，它的硬度是铁基合金的一倍以上，它的摩擦系数比原来下降了一个数量级。

本发明超细矿粉组合中，因温石棉、兰石棉、阳起石(软玉)富含镁，为处于磨擦运动中的润滑剂晶格节点上发生镁原子与待修复零件钢或合金晶格中的铁发生置换反应提供充足的镁。

隐晶质石墨由于有特殊的原子结构，因此具有润滑性及特殊的抗震性，在高温下使用，不产生裂纹。

透辉石、绢云母具有热膨胀率低并呈线性膨胀特征，其抗拉性强度和抗扯裂性好，耐高热，附着力强。因此在形成金属陶瓷过程中，能降低置换反应温度，从而缩短反应时间。

通过实践证明，矿石磨碎至粒度达2-5μm时为最佳粒度。应用证明，粒度超过5μm时，生成保护层的过程急剧变慢。而粒度小于2μm时，则不能对待修复表面进行清理。且粒度过小，在磨合过程中无法产生大量用于置换反应所需要的热量及温度。

综上所述，仅以汽车为例，可显示出四大功效：

1、可在免解体的情况下，自动修复发动机。长期使用可达到出厂尺寸。

2、因发动机的良好修复而节省燃油。

3、减少更换机油次数(通常汽车行驶5000公里需要更换一次机油，而使用本润滑剂后，可行驶20000公里再更换机油)。

4、提高尾气排放标准。

本矿粉组合物的比重明显大于机油的比重，为使无机矿粉在有机油中悬浮，选择了聚氧乙烯酯和十七烷基铵乙基铵乙基咪唑啉为悬浮剂，它亲油性极强，有带电荷物质，能吸附镁、钙等金属离子。通过一年多的观察证明该润滑剂悬浮效果明显，且无其它化学变化。

附图说明

图1是将原料矿石加工为本发明所述润滑剂超细粉体的工艺流程框图；

图2是将隐晶质石墨提纯的工艺流程框图；

图3是将所述润滑剂粉体与润滑油混合为成品的工艺流程框图；

具体实施方式

本发明的金属抗磨减磨动态自修复润滑剂，是矿物质与悬浮剂和润滑油的组合物，其特征在于润滑剂的配比按重量百分比计：

矿粉组合物0.005-5.0∶悬浮剂2.5-4.0∶润滑油92-97.50％；

所述矿粉组合物的配比按重量百分比计：

温石棉57.50-64  兰石棉12-16  阳起石4.5-6  隐晶质石墨9-12  透辉石4.5-6  绢云母4.5-6。

悬浮剂组合物的配比为：重量百分比为25％的聚氧乙烯酯C₁₇C₃₅COO(C₂H_4O)₆H和重量百分比为75％的十七烷基铵乙基铵乙基咪唑啉，耐高温，加热至200℃不变色，不产生气泡。

                表1

名称	重量百分比(％)
		温石棉	57.50-64
兰石棉	12-16
		阳起石	4.5-6
隐晶质石墨	9-12
		透辉石	4.5-6
绢云母	4.5-6

制备上述润滑剂的工艺：见图1：将上述除隐晶质石墨外的矿石原料分别经破碎、过筛-10mm、干磁选，弃掉磁性物、筛过的矿料进陶瓷球磨机，将大于100目的料弃掉，经水析后进球磨机、经湿式磁选除铁、过滤、将滤出的粉浆烘干、粉碎结块，进行粒度分析，加工出的矿粉粒度为2-5μm；见图2：单独将隐晶质石墨提纯：将200目的矿粉进陶瓷球磨机磨至2-5μm，经浮选、氢氟酸处理、水洗、过滤、烘干、结块粉碎至2-5μm，隐晶质石墨有效成份的纯度要达到90％，将两部分矿粉按上述重量比混合得矿物质组合粉体，再按润滑剂的不同用途，将组合矿粉与润滑油按各用途的比例选项：组合矿粉0.005-5.0％、悬浮剂2.5-4.0％的比例加入高速搅拌机，18000转/分，同时加入占总量5％的润滑油，先将粉体与悬浮剂混匀，再与全比例的润滑油在调和釜中搅拌并加热至80℃，匀质后冷却至30℃罐装为各个用途的成品包装。

上述润滑剂分为发动机或内燃机、齿轮箱等不同用途。见表2，用途不同，矿粉组合物与润滑油的比例也不同。使用这种润滑剂比普通机油增加了自修复功能。

                                      表2

润滑剂用途	组合粉体占润滑油重量的比例(％)	悬浮剂占润滑油重量的比例(％)
			汽车发动机	0.01-0.02	2.5-3.0
摩托车发动机	0.008-0.01	2.5-3.0
			内燃机	0.005-0.008	2.5-3.0
空压机	0.05-0.08	2.5-3.0
			船舶	0.01-0.02	2.5-3.0
齿轮箱	3.0-5.0	2.5-3.0

Claims (3)

1、一种金属抗磨减磨动态自修复润滑剂，是矿物质与悬浮剂和润滑油的组合物，其特征在于矿粉组合物占润滑油的比例为：按重量百分比计：

矿粉组合物0.005-5.0∶悬浮剂2.5-4.0∶润滑油92-97.50％

矿粉组合物的配比：石棉 57.50-62.50 兰石棉 14.20-15.80 阳起石4.65-5.35 隐晶质石墨 9.35-10.65 透辉石 4.65-5.35 绢云母 4.65-5.35；

悬浮剂组合物的配比重量百分比为：聚氧乙烯酯25％∶十七烷基铵乙基铵乙基咪唑啉75％。

2、一种制备权利要求1所述润滑剂的工艺：①将上述除隐晶质石墨外的矿石原料分别经破碎、过筛-10mm、干磁选，弃掉磁性物、筛过的矿料进陶瓷球磨机，将大于100目的料弃掉，经水析后再次进球磨机、水析后经湿式磁选除铁、过滤、将滤出的粉浆烘干、粉碎结块，进行粒度分析，加工出的矿粉粒度为2-5μm；②单独将隐晶质石墨提纯：将200目的矿粉进陶瓷球磨机磨至2-5μm，经浮选、HF1酸处理、水洗、过滤、烘干、结块粉碎至2-5μm，隐晶质石墨有效成份的纯度要达到90％；将①和②所得矿粉按上述重量比混合得矿物质组合粉体，再根据润滑剂的不同用途，按组合矿粉0.005-5.0％、悬浮剂2.5-4.0％的比例加入高速搅拌机，18000转/分，同时加入占总量5％的润滑油，先将粉体混匀溶解，再与全比例的润滑油在调和釜中搅拌并加热至80℃，匀质后冷却至30℃罐装为成品包装。

3、  根据权利要求1所述的润滑剂，其特征在于不同用途的配比如下：

润滑剂用途        组合粉体占润滑油        悬浮剂占润滑油重量

                  重量的比例(％)          的比例(％)

汽车发动机        0.01-0.02               2.5-3.0

摩托车发动机      0.008-0.01              2.5-3.0

内燃机            0.005-0.008             2.5-3.0

空压机            0.05-0.08               2.5-3.0

船舶              0.01-0.02               2.5-3.0

齿轮箱            3.0-5.0                 2.5-3.0

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