[发明专利]一种高速重载装备用复合润滑剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及纳米材料领域，具体涉及一种润滑剂。

背景技术

随着科技的发展与进步，机械装备正朝着高速、重载、智能和高精度方向发展，其设计运行条件日益苛刻，因摩擦磨损造成的局部微损伤成为其过早失效的重要诱因之一。据统计，全世界每年因摩擦导致的能源消耗约占一次性能源总量的1/3~1/2；2007年中国工程院发布的摩擦学调查报告指出：2006年我国因摩擦磨损造成的损失高达9500亿元，占当年GDP的4.5%，且失效设备约有80%的损坏部件是源于各种形式的磨损。一些大型设备极易因关键部件在高温、重载和贫油等工况下的磨损造成性能的急剧减弱或丧失。因此，机械关键零部件苛刻工况下的摩擦磨损仍是造成能源消耗、环境污染和制约设备安全可靠性的核心科学问题之一。而这一难题的解决，不仅依赖于材料和装备技术的提升，而且更大程度取决于减摩和润滑技术的进步与创新。

提高机械设备的摩擦磨损性能和使用寿命主要有以下几种途径：①遵照经典摩擦学原理，实施摩擦系统的科学设计；②依据材料设计准则，开发新型高性能材料；③利用先进的表面技术，改善材料的表面状态和性能；④基于多因素协同作用，致力于润滑条件的改善。上述方法均在不同程度上改善了机械设备的摩擦磨损特性，但由于设备结构逐渐复杂、运行条件日渐苛刻，其快速磨损问题仍未得到根本解决。相对而言，除采用先进的表面技术对材料表面进行局部改性外，改善润滑条件则是降低设备的摩擦磨损、提高其安全可靠性的较为经济且行之有效的途径。

微纳米润滑添加剂因其在高温润滑、承载能力及环境友好等方面的优异特性成为近年来国内外研究的热点之一。目前，国内外研究者已对微纳米润滑材料的设计、制备、分散及其摩擦学行为与机理进行了系统的研究，相继开发了纳米金属单质、纳米氧化物、纳米硼酸盐、纳米碳酸盐、纳米有机颗粒和纳米稀土等多种纳米润滑添加剂，如张书达等发明了纳米金刚石等碳质润滑添加剂（专利号CN1414074A）用于改善发动机的润滑；杨海滨发明了纳米金属润滑添加剂（专利号CN1255532A）显著提升了发动机的外特性；张启峰等基于纳米BN、纳米Cu、Mo等成功复合纳米金属陶瓷润滑添加剂（专利号CN101186856A）。上述传统的纳米材料尽管具有粒度均匀可控、易于分散、摩擦学性能优良等优点，但其具有制备成本高、效率低、对设备易产生腐蚀等副作用，大大限制了其在工程领域的应用。因此，如何开发功能全面、成本低廉、节能环保的新型润滑添加剂成为国内外研究者所面临的一项新的理论和技术难题。

上世纪80年代解密于前苏联的军工技术—“摩擦表面原位修复技术”，突破了传统的润滑添加剂设计理念，给人们带来了全新的思路。其基本原理是以一种复合矿物微粉为原料，制备金属磨损修复剂，能够在金属表面形成一种高硬度、耐腐蚀的修复层，延长设备的使用寿命。我国自上世纪90年代，先后从俄罗斯、乌克兰引入这项技术，并开展金属磨损自修复技术的研发工作。如董伟达开发了一种机械零件摩擦表面的修复方法（专利号1391059A）；金元生等发明了一种金属磨损表面形成保护层的制剂及其制备方法（专利号CN1858294A）。但迄今为止，与国外相关产品相比，我国在该类自修复材料的组分优化、分散稳定性、适用范围等方面还存在很大的提升空间。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种高速重载装备用复合润滑剂，能够满足多种工况下机械设备的润滑和抗磨需求。

本发明的另一目的是提供一种制备高速重载装备用复合润滑剂的方法。 

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种高速重载装备用复合润滑剂，其特征在于：按质量分数，由以下组分组成：

   微纳米天然矿物微粉  5%-45%

   油溶性纳米金属颗粒  2%-15%

   性能调节剂          5%-30%

   催化剂              1%-5%

   表面改性剂          3%-20%

   分散介质            30%-70% 。

前微纳米天然矿物微粉平均粒径为3-10μm，所述微纳米天然矿物微粉以天然蛇纹岩、天然凹凸棒粘土、天然膨润土、天然海泡石中的一种或其混合物为原料制得。

前述油溶性纳米金属颗粒为纳米镍、纳米铋、纳米铜、纳米稀土化合物中的一种或其混合物。

前述纳米镍的粒径为10-100nm；所述纳米铋的粒径为10-50nm；所述纳米铜的粒径为10-50nm；纳米稀土化合物的粒径为20-80nm。