[发明专利]自动修复机械摩擦副磨损表面的纳米修复剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种以润滑油为载体在设备运转不解体的状态下自动修复机械摩擦副磨损表面的纳米修复剂，以及上述纳米修复剂的制备方法。

背景技术

目前，纳米材料广泛应用于各个领域，如机械领域，利用纳米材料优化金属表面性能，提高金属表面的抗磨性能，降低摩擦系数，提高机械使用性能，延长机械设备的使用寿命。

国外专利：以正负电子在摩擦副之间形成相互吸引的保护层以减少摩擦。其特点与机体的结合能力差，在机械设备运转时才能形成保护层；以碳氢化合物的主要成分的产品是在机械运转时产生的热能，利用“热激活”的方式在摩擦副之间形成的保护层，减少摩损。以上专利产品存在以下问题：(1)在存油介质下，其摩擦系数都不小于0.003，且在干摩擦条件下大于0.003，甚至失去应有之功效；(2)耐高温性差，很难突破900℃极限；(3)无法满足海洋环境及强酸碱介质中工作，尤其改性后在摩擦副表面形成明显的界面层或油膜，使材料表面的粗造度难以超过14级；(4)对磨损创面的修复功能上，不能长时间的保持设计尺寸，仅对在几纳米以下深度的磨损面具有修复作用。

中国专利200410099286X“润滑油添加剂及其制备方法”的发明专利，公开了一种主要添加SiO₂的润滑油。由于单纯加入纳米SiO₂能形成有效的纳米膜，仅能修复局部磨损表面。

中国专利200510131184.6“无机复合纳米智能修复剂及其制备方法”公开了MgO、SiO₂  AL₂O₃复合而成纳米无机材料，由于其中的MgO在配方中的比重过大，影响修复后的摩擦副的表面硬度。

发明内容

本发明为了克服上述技术的不足，提供了一种稳定性能好、不发生团聚、在设备运转不解体的状态下，可自动修复机械摩擦副磨损表面的纳米修复剂。

本发明的另一目的在于提供上述纳米修复剂的制备方法。

本发明的自动修复机械摩擦副磨损表面的纳米修复剂，其特别之处在于：含有wt0.1～5％的纳米粉体，基质为润滑油，所述的纳米粉体为粒径20～200nm的片状高岭石，所述的高岭石含有wt45.2～47.2％SiO₂、wt37.6～39.2的AL₂O₃、以及wt15.2～15.6％的Fe₂O₃和TiO₂。

上述本发明的纳米修复剂，优选的，含有wt1～4％的纳米粉体，纳米粉体的粒径为50～100nm。

上述本发明的纳米修复剂的制备方法，采用以下步骤：称取纳米粉体，用普通机械机粉碎成5-50微米的细粉；将细粉加入到润滑油中，混合均匀，加入带有超声波的超声波粉碎机中，进行超声粉碎，制成本发明的纳米修复剂。

上述本发明的制备方法，优选的，所述的超声波粉碎机中带有水冷却装置，所述的超声波的频率为20KHz～50KHz。

本发明的自动修复机械摩擦副磨损表面的纳米修复剂，具备纳米特有的界面与表面效应和小尺寸效应的特性。高岭石的粒度越细，分散程度越大，比表面积也大；片状结构的高岭石易结合和滑动，比其他结构形状的具有更大的可塑性；因此纳米高岭石在机械运动中摩擦力作用下容易形成纳米膜；高岭石主要特征之一是耐高温，其表征是材料抵抗高温作用而不软化的性质，与AL₂O₃/SiO₂有关。摩擦副在运动产生的微区高温使纳米高岭石烧结在摩擦副表面，形成含有微孔的纳米陶瓷膜，增加摩擦副表面的含油量。

纳米高岭石以润滑油为载体作用于机械装备摩擦副表面。随润滑油分散于各个摩擦副接触层，在一定温度、压力、摩擦力作用下，摩擦副表面产生剧烈摩擦和塑形变形，纳米颗粒就会在摩擦表面沉积成膜，并与摩擦表面作用、当摩擦表面温度高到一定值时，纳米颗粒强度下降，增强润滑与表面摩擦的微观颗粒产生共晶、渗透、“焊接”、填补表面微观沟谷，修复摩擦副表面。在摩擦副表面形成具有超强硬度、极高光洁度和超耐磨的自修复膜，并达到最佳的间隙配合公差。此时摩擦力的作用减少、摩擦系数降低，纳米修复过程完成。而润滑油中的纳米颗粒，在不断的寻找新的摩擦缺陷，并且在超光滑的摩擦表面，实现滚动摩擦，更加减少摩擦力的作用，降低摩擦系数，从而形成一层具有减摩抗磨作用的液态或固态自修复膜。

作用机理：