[发明专利]一种耐高温液态金属极压润滑剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种耐高温液态金属极压润滑剂及其制备方法；由热导率高于30W/(m·K)的镓基液态金属配制而成。所述极压润滑剂能在高达10kN的载荷下长时间稳定使用，无任何胶合迹象，临界磨损载荷远远超出了传统有机润滑剂的临界磨损载荷；具有高临界磨损载荷、低磨损率和摩擦系数、优异的散热和高温稳定性；且所述极压润滑剂的制备方法工艺简单。

技术领域

本发明属于工业润滑剂技术领域，特别涉及一种耐高温液态金属极压润滑剂及其制备方法。

背景技术

摩擦在物理系统中无处不在，通常涉及复杂的物理过程和化学反应，其中发热是一个被广泛关注的现象。从远古时代钻木取火到现代航空工业中的摩擦焊接，摩擦生热不断地被人类利用，服务于我们的生活。同时，摩擦生热耗散大量能源，并对零部件的可靠性造成极大的威胁，如在极端高速和高载的摩擦副(如轴承)中，摩擦热可能造成摩擦界面的熔化和焊死，产生“胶合”，对机械系统造成灾难性后果。为了避免胶合，在传统润滑设计中，人们通常考虑润滑剂的流变学行为、润滑添加剂产生吸附膜和化学反应膜等来实现减摩和抗极压润滑。

伴随着现代机械设备向高速、高载荷、高温度等方向的发展，设备的润滑状况变得越来越苛刻；当机械设备在高负荷、高转速的条件下，传统润滑剂形成的薄膜将会被破坏，很难起到保护金属表面的作用，接触面会出现擦伤、甚至烧结的情况，此时就更为迫切需要一种极压润滑剂来提高各部件的抗磨损能力。

中国专利200910053842.2公开了金属热塑性加工用环保型高温润滑剂，其组成原料为碱金属盐20～70％，磷酸盐5～50％，酸0.5～30％，杀菌剂0.01～2％，再加入1～20倍重量的水加工而成，该润滑剂能抵抗的极端压力值在540N左右。

中国专利2001510762561公开了一种极压润滑剂，其组成原料为：25％的聚乙烯醇，28％的滑石粉，5％的硅酸钠，7％的氟硼酸钠，2％的硬脂酸锌，4.5％的水溶性二烷基二硫代磷酸锌盐或直径为10-15纳米的水溶性富勒烯-苯乙烯-内烯酸共聚物纳米微粒，0.8％的水性消泡剂。该极压润滑剂的在的高温摩擦系数值在0.057～0.076，能抵抗的极端压力值为650N。

中国专利2001610986037公开了一种润滑油及其制备方法，其组成原料为植物油和浓硫酸，浓硫酸的加入量为植物油质量的5％～10％。混合后加入碱或碱液调节Ph值，再经脱水后得到润滑油极压剂。该润滑油能抵抗的极端压力值达到2100～2940N，润滑性较佳，能够很好地满足目前设备在高温、高载荷条件下的润滑要求。

目前，在标准四球试验机的润滑剂极压性能10秒测试中，常见润滑剂的抗胶合临界载荷只有2-3kN，极少能达到5kN。

发明内容

为克服现有润滑油抗极压能力弱的缺点，本发明提供一种耐高温液态金属极压润滑剂。

本发明提供的极压润滑剂，由热导率高于30W/(m·K)的镓基液态金属配制而成。

润滑油的承载能力主要取决于其机械性能，尤其是粘度。绝热剪切不稳定性是磨损的关键过程，其中界面温度升高会降低润滑剂的粘度和流体动力学效应、加快润滑剂的降解，同时加速材料的氧化。鉴于界面温度在磨损中的重要性，考虑摩擦界面产热和散热间的关系。本发明将导热系数比有机润滑剂高几个数量级的镓基液态金属作为极压润滑剂，加强摩擦界面产生的热量向周围环境的传递，使摩擦界面的温度维持在较低值，同时摩擦产生的反应膜起到很好的极压减摩效果，从源头上减弱了摩擦热的产生，进一步降低了摩擦热造成摩擦界面熔化和焊死的风险。此外，液态金属具有远高于有机物的温度稳定性，在多数有机润滑剂因温度变化发生物理或化学失效时，液态金属仍能正常使用。

为了达到更好的极压减摩效果，本发明进一步优选所述镓基金属为镓和选自铟、锡、铋、锌中的一种或多种的液态金属合金。优选地，所述液态金属合金的熔点低于30℃。用于配制液态金属合金的金属单质，可为块体、粉体或片状体。