一種金屬零件磨損表面在線強化修復材料及其製備方法
2023-06-22 08:28:26 1
專利名稱：一種金屬零件磨損表面在線強化修復材料及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種金屬零件磨損表面在線強化修復材料及其製備方法，特別是涉及一種具有 不解體修復金屬零件磨損表面，並能顯著提高零件表面硬度和耐磨性的在線強化修復材料及 其製備方法，還涉及該材料的應用方法。
背景技術：
磨損是機械材料失效的三種主要形式之一，我國機械設備每年因磨損而造成的經濟損失 就高達上千億元。為降低因磨損造成的損失， 一方面不斷提高各種潤滑材料的抗磨減摩性能， 改善機械部件的潤滑狀態，但高檔的合成潤滑材料加工工藝複雜、成本較高，還無法解決金 屬零部件在高溫、高負荷等苛刻條件下磨損嚴重的難題；另一方面採用各種維修技術對磨損 失效零件進行修理，延長機械設備的使用壽命，但傳統的維修方式都需要停機拆解，尤其是 對流程製造業， 一臺設備停機維修往往導致整個生產線的停產，造成巨大的經濟損失。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種能夠實現機械設備不解體維修，同時提高金屬零 件表面硬度及耐磨性的在線強化修復材料。
本發明所要解決的另一個技術問題是提供一種金屬零件磨損表面在線強化修復材料的 製備方法，還進一步提供了該強化修復材料的幾種應用。
為實現以上目的，本發明的金屬零件磨損表面在線強化修復材料的組成(質量百分含量)
為
蛇紋石礦物微粉 30 60%，
鈉硼解石礦物微粉 5 10%
氟化鑭稀土 5 10%
氧化鐵微粉 2% 5%
氧化鋁微粉 2% 5%
山梨醇酐單棕櫚酸酯 40% 50%
上述蛇紋石礦物粉是由天然蛇紋石經破碎、研磨、超細粉碎等加工工藝製得。蛇紋石超
細粉中的Mg:i[SiA] (OH)4含量要大於90%，粒度範圍要小於2微米。
上述鈉硼解石礦物粉是由天然鈉硼解石經破碎、研磨、超細粉碎等加工工藝製得。鈉硼 解石超細粉中的B203的含量不小於30%，粒度範圍要小於1微米。
上述氟化鑭稀土主要起催化劑作用，在摩擦條件下加速了複合陶瓷層的形成。
上述氧化鐵、氧化鋁純度在95%以上，粒徑範圍小於1微米，主要起降低反應溫度作用， 可在較低溫度下形成複合陶瓷修復層。
上述山梨醇酐單棕櫚酸酯的化學式為G孔A，其主要作用是對粉體材料進行表面改性， 提高其在油性介質中的分散穩定性。
本發明的金屬零件磨損表面在線強化修復材料的製備方法是
按照上述質量百分數的原料進行配比，放入高速攪拌機攪拌1小時後，再經高速球磨機 研磨4小時獲得粒度小於1微米的粉體，即形成本發明的金屬零件磨損表面在線強化修復材 料。
該材料使用方法
(1) 將該材料按照O. 1 0.5% (質量百分數)的比例與99.5 99.9% (質量百分數)潤 滑油混合，在60 7(TC溫度下高速攪拌2 4小時後，加入機器設備的潤滑系統，以潤滑油 為載體將輸送到金屬零件摩擦副表面面，使金屬零件磨損表面在機器運轉過程中得到在線強 化和修復；
(2) 將該材料按照5% 10% (質量百分數)的比例與90 95% (質量百分數)的工業潤 滑脂混合，在室溫度下攪拌均勻後，直接塗於金屬零件損壞或磨損超限表面使用。
本發明的金屬零件磨損表面在線強化修復材料的優點
(1) 該材料可以在金屬零件摩擦表面形成一層金屬陶瓷改性層，具有高硬度、低摩擦系 數和較高的表面光潔度，能夠顯著提高零件的耐磨性，延長設備的使用壽命。
(2) 改變了傳統的維修方式，實現了機械設備在運行中的不解體在線修復，使用工藝簡 單，無需停產、無需更換零件，顯著降低維修費用。
(3) 該材料以天然礦物為主要原料，添加適量催化劑和表面改性劑製成，成分簡單，成 本低廉、工藝簡單。
(4) 該材料在金屬零件磨損表面形成的陶瓷改性強化層具有很高的光潔度，能夠顯著降 低摩擦功率損失，節能降耗果顯著(降低能耗5% 20%)。
具體實施例方式
下面通過實施例對本發明作進一步詳細說明。除非另有說明，下述實施例中原料的百分 含量為質量百分含量。 實施例
蛇紋石礦物微粉 45%，
鈉硼解石礦物微粉 10%
氟化鑭稀土 5%
氧化鐵 3%
氧化鋁 2% 山梨醇酐單棕櫚酸酯 35%
將上述配比的原料放入高速攪拌機攪拌1小時後，再經高速球磨機研磨4小時獲得粒度 小於1微米的粉體。
再將上述粉體材料0.2%與工業潤滑油99.8%混合後，在7(TC溫度下攪拌2小時，得到 均勻混合金屬零件磨損表面在線強化修復材料的潤滑油。
以上述混合金屬零件磨損表面在線強化修復材料的潤滑油為樣品進行端面摩擦磨損試
驗，摩擦副材料為45"鋼。試驗結果表明該潤滑油摩擦係數較基礎油降低60%， 30小時後 摩擦副不再出現磨損，其質量反而增加1%。。採用掃面電鏡觀察，基礎油潤滑下45**鋼磨損表 面存在大量的深劃痕，並有嚴重的粘著磨損；而使用該材料後摩擦副表面非常平整，僅有較 淺的劃痕，未見粘著磨損。能譜分析發現使用該材料後45"鋼摩擦副表面生成含Fe、 0、 Si、 Al、 Mg等元素的表面改性層。採用納米壓痕測試磨損表面的硬度表明，該材料在摩擦副表面 生成的改性層具有較高的硬度，比45#鋼基體硬度提高1倍。
實驗表明，本發明的金屬零件磨損表面在線強化修復材料對機械金屬摩擦副有著明顯的 在線強化和修復作用，具有很好的工業應用前景。
權利要求
1.一種金屬零件磨損表面在線強化修復材料，其組成(質量百分含量)為蛇紋石礦物微粉30～60％，鈉硼解石礦物微粉5～10％氟化鑭稀土5～10％氧化鐵微粉2％～5％氧化鋁微粉2％～5％山梨醇酐單棕櫚酸酯40％～50％
2. 根據權利要求1所述的在線強化修復材料，其特徵在於，所述蛇紋石礦物微粉中 Mg3[Si205] (0H)4含量》90X，顆粒直徑《2微米。
3. 根據權利要求1所述的在線強化修復材料，其特徵在於，所述鈉硼解石礦物微粉中BA 的含量》30%，顆粒直徑《1微米。
4. 根據權利要求1所述的在線強化修復材料，其特徵在於，所述氧化鐵、氧化鋁純度》 95°%，顆粒直徑《1微米。
5. 權利要求1所述金屬零件磨損表面在線強化修復材料的製備方法，包括下列順序的步(1) 按照所述質量百分數對原料進行配比；(2) 將第(1)步中配比好的原料放入高速攪拌機攪拌1小時，再經高速球磨機研磨4 小時獲得粒度小於1微米的粉體材料。
6.權利要求1所述金屬零件磨損表面在線強化修復材料的使用方法分以下兩種(1) 將該材料按照0. 1 0. 5%的比例與99. 5 99. 9%的潤滑油混合，在60 70'C溫度下 高速攪拌2 4小時後，加入機器設備的潤滑系統使用；(2) 將該材料按照5% 10%的比例與90 95%的工業潤滑脂混合，在室溫度下攪拌均勻 後，直接塗於金屬零件磨損表面使用。
全文摘要
本發明涉及了一種金屬零件磨損表面在線強化修復材料及其製備方法。其組分由30～60％蛇紋石礦物微粉、5～10％鈉硼解石礦物微粉、5～10％氟化鑭稀土、2％～5％氧化鐵微粉、2％～5％氧化鋁微粉、40％～50％山梨醇酐單棕櫚酸酯組成。其製備方法為將上述配比好的原料放入高速攪拌機攪拌1小時後，再經高速球磨機研磨4小時獲得粒度小於1微米的粉體，即形成本發明的金屬零件磨損表面在線強化修復材料。本發明還公開了該材料的使用方法。本發明的金屬零件磨損表面在線強化修復材料能夠在金屬零件磨損表面形成較高硬度的表面改性強化修復層，實現機械設備的不解體維修，顯著提高零件的耐磨性，延長設備的使用壽命。
文檔編號C10M125/00GK101348908SQ20071005815
公開日2009年1月21日 申請日期2007年7月17日 優先權日2007年7月17日
發明者任永正, 劉秀珍, 杉 姜, 林海波, 震 羅 申請人:天津市旭航科技有限公司