高性能納米金屬/礦石粉複合自修復劑及其製備方法
2023-04-25 04:58:31
專利名稱：高性能納米金屬/礦石粉複合自修復劑及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種適用於多種金屬摩擦副的新型潤滑油和潤滑脂納米複合自修復劑，特別涉及一種高性能納米金屬/礦石粉複合自修復劑的配方及其製備方法。
背景技術：
在機械設備中，凡存在相對運動的各種摩擦副的摩擦、磨損現象。摩擦的存在會消耗機械動力，降低機械效率；磨損的發生則會逐漸使機械零部件喪失尺寸精度而失效，造成設備報廢。在各種船舶、車輛用內燃機中，磨損的發生還會導致汽缸密封性下降，造成燃油燃燒不充分，產生廢氣環境汙染。據統計，全世界生產能源的1/3～1/2損失在摩擦磨損上，中國每年因摩擦磨損造成的損失達上千億人民幣。因此，減小摩擦、磨損，提高設備利用率，一直是世界各國研究的重要內容之一。為減少磨損，除進行合理的摩擦學設計外，還可通過提高摩擦副材料的抗磨、減摩性能和採用潤滑油和潤滑脂實現摩擦副的良好潤滑進行解決。由於第一條途徑在實際操作過程中受到零件的成本、加工及使用條件等方面的諸多限制，因此，更多的使用場合還是通過發展高效的潤滑油或潤滑脂來實現摩擦副之間的減摩和抗磨。
在研究和實際應用中發現，單純採用潤滑油和潤滑脂，其潤滑系統尚難以滿足許多應用場合的要求，特別是不具備對磨損表面進行自修復的要求。現有潤滑技術中，為彌補基礎潤滑油(脂)的欠缺，主要解決方法是向潤滑油(脂)中加入具有不同功能的各種有機、無機化合物對潤滑油(脂)進行改性，以改善潤滑介質的理化性能，提高潤滑油(脂)膜的承載能力和降低摩擦係數。這些化合物雖能起到一定改善摩擦作用，但也帶來一定的副作用，如部分化合物在摩擦過程中可能產生有害成分，特別是當油溫較高時，可能對有色金屬的軸承材料起腐蝕作用，有些油溶性有機添加劑易分解消耗，需不斷補充。此外，這種添加劑的合成工藝複雜，有些有化學汙染，使其發展受到一定限制。基於納米微粒具有更好的懸浮特性以及可中和潤滑油氧化和燃料燃燒後產生的酸性物質的分析，近年來納米潤滑添加劑的研究引起了世界各國的普遍重視，並研製出了多種納米級潤滑添加劑。如美國的百順加公司在市場上推出了petronplus系列純烴類納米單分子汽油發動機護理劑產品。俄羅斯推出了牌號為N-50A的含納米金剛石內燃機磨合潤滑劑和含納米銅粉末與納米銅合金粉末的高級潤滑油。烏克蘭則推出了「摩聖」系列納米陶瓷粉體潤滑油添加劑。我國的褚炎明發明了一種納米金屬微粉潤滑修補劑(專利號CN1190668A)和抗磨潤滑劑(專利號CN1206737A)。最近，徐濱士院士還研製了納米銅和納米稀土化合物複合自修復添加劑(中國表面工程，2004，(2)37)，董凌研製了納米複合SiO2/SnO2自修復潤滑添加劑(摩擦學學報，2004，24(6)517)等。
研究結果表明，多種納米軟金屬潤滑添加劑和納米陶瓷潤滑添加劑均具有一定自修復功能，並有可能實現「零磨損」。納米軟金屬自修復層雖有很好的減磨效果，但由於納米軟金屬自修復層的硬度低、承載能力差，在極壓力較大的摩擦場合，該自修復層很快又會被磨損，因此，需不斷的添加自修復劑，這在一定程度上增加了用戶的負擔。納米陶瓷型自修復劑，雖能形成很高硬度的自修復陶瓷層，具有很好的抗磨效果，但大多納米陶瓷很難與金屬摩擦副實現良好的冶金結合，並且由於陶瓷與金屬的膨脹係數差別較大，一旦摩擦環境超出特定許可範圍，自修復膜將脫落失效，嚴重時會對機械設備造成不好的影響。此外從實驗室摩擦磨損性能評定結果和實際使用反映結果來看，大多納米潤滑添加劑還存在分散穩定性差，自修復速度慢等問題。部分未包覆納米金屬顆粒潤滑添加劑，在使用過程中還會導致潤滑油本體變質，酸度上升，從而對金屬摩擦副造成基體腐蝕。分散性較差的硬團聚顆粒，不但無法保證懸浮還會加重摩擦磨損。
發明內容
為了克服上述缺陷，本發明提供一種高性能納米金屬/礦石粉複合自修復劑及其製備方法，使用該自修復劑所形成的自修復層硬度高、摩擦係數小、承載能力高、通過調整各組分比例可實現膨脹係數與多種金屬摩擦副相近，使其在使用過程中能快速在多種金屬摩擦副(鋼—鋼，鋼—銅，銅—銅，銅—鋁)表面形成高硬度、低摩擦係數冶金結合金屬/陶瓷自修復保護層，並根據不同摩擦條件自動調整自修復保護層的厚度，使摩擦副間隙最佳化，該自修復層形成後，經過長時間運行後不脫落，從而實現金屬摩擦副的硬體升級，節能環保，大幅度延長多種機械設備的使用壽命和大修期限。
本發明為了解決其技術問題所採用的技術方案是一種高性能納米金屬/礦石粉複合自修復劑，由納米羥基矽酸鎂礦石粉、納米複合金屬粉體、納米羥基矽酸鎂礦石粉分散劑、納米複合金屬粉體分散劑、催化劑、穩定劑、金屬摩擦協同效應添加劑、納米清淨分散劑、輔助性能調節劑、分散介質組成，各組分所佔自修復劑總量的重量百分含量如下納米羥基矽酸鎂礦石粉 15～25％納米複合金屬粉體 6～12％納米羥基矽酸鎂礦石粉分散劑 0.5～2％納米複合金屬粉體分散劑 0.5～2％催化劑 0.2～2％穩定劑 1～5％金屬摩擦協同效應添加劑 0.5～3％納米清淨分散劑 2～5％輔助性能調節劑 1～3％分散介質 41～73.3％。
本發明的進一步技術方案是羥基矽酸鎂礦石經粗破碎、氣流粉碎和高能球磨、分散包覆工序加工後獲得納米羥基矽酸鎂礦石粉，粉體平均粒度為30～80nm。
採用三槍直流電弧氣相蒸發冷凝方法製備的高均勻混合單質納米金屬複合粉，粉體的組分、平均粒度及各組分佔金屬納米複合粉總量的重量百分含量分別為銅粉30～60％、平均粒度≤60nm，鎳粉25～60％、平均粒度≤60nm，錫粉5～15％，平均粒度≤100nm。
納米羥基矽酸鎂礦石粉的分散劑至少為六偏磷酸鈉、三乙醇氨中的一種；納米複合金屬粉體的分散劑至少為PVA6000、PVA10000、油酸、硬酯酸、矽烷偶聯劑或德國Disperbyk系列分散劑中的一種。
催化劑至少是納米Fe2O3、納米Ce2O3或納米La2O3中的一種，其平均粒度為30～80nm。
穩定劑為蓖麻油的衍生物或聚乙烯臘的一種或兩種復配。
金屬摩擦協同效應添加劑為二烷基二硫代磷酸鉬(MODDP)、烷基二硫代磷酸鋅(ZDDP)中的一種。
納米清淨分散劑至少為納米氫氧化鈣和納米碳酸鈣中的一種，其平均粒度為30～80nm。
輔助性能調節劑至少是T202抗氧腐蝕劑、106清淨劑、154分散劑、406油性劑、603粘度指數調節劑或803A降凝劑中的一種。
分散介質是基礎潤滑油；其中基礎潤滑油為500SN、15W或20W。
一種高性能納米金屬/礦石粉複合自修復劑的製備方法，其步驟為
①.將經過粗破碎、氣流粉碎的羥基矽酸鎂礦石粉預先在400目篩中篩分，以羥基矽酸鎂礦石粉、納米羥基矽酸鎂礦石粉分散劑、分散介質為總重量，羥基矽酸鎂礦石粉佔總重量百分比20～30％，納米羥基矽酸鎂礦石粉分散劑佔總重量百分比0.5～2％和分散介質佔總重量百分比68～79.5％，配製時先將適量的納米羥基矽酸鎂礦石粉分散劑預先加入分散介質中攪拌均勻，再進一步按上述比例混合配製，然後放入球料比為10～30∶1、轉速為300～800r/min的高能球磨機中，球磨50～100小時，獲得分散包覆均勻的含分散介質納米羥基矽酸鎂礦石微粉A；②.以納米複合金屬粉體分散劑、無水乙醇溶液、鈍化的納米複合金屬粉體為總重量，事先將佔總重量百分比0.5～4％的納米複合金屬粉體分散劑加入總重量百分比86～96.5％無水乙醇溶液攪拌均勻後，再將佔總重量百分比3～10％經過鈍化的納米複合金屬粉體緩慢加入含納米複合金屬粉體分散劑的無水乙醇溶液中，邊加入邊攪拌；然後連同容器放入KH-700型超聲波振蕩器中振蕩15～30min鍾後，獲得分散包覆均勻的納米複合金屬粉體乙醇溶液；最後通過真空抽濾方法去除無水乙醇液體，獲得分散包覆均勻的納米複合金屬粉體B待用；③.以納米複合金屬粉體、金屬摩擦協同效應添加劑、催化劑、分散劑、分散介質為總重量，所述組份重量百分比如下納米複合金屬粉體20～30％，金屬摩擦協同效應添加劑1～5％，催化劑0.3～3％，納米複合金屬粉體分散劑0.5～2％，分散介質60～78.2％，混合配製後，放入球料比為5～10∶1、轉速為100～300r/min的高能球磨機中，球磨60～120分鐘後或放入轉速為400～800r/min的高速分散機中分散30～60min，獲得分散包覆均勻的含分散介質納米金屬複合自修復中間產品C；④.將上述製備好的含分散介質納米羥基矽酸鎂礦石微粉A和含分散介質納米金屬複合自修復中間產品C根據具體使用場合金屬摩擦副的材質要求，按自修復劑總量的重量百分含量比例復配，並加入要求比例的穩定劑、納米清淨分散劑、輔助性能調節劑和分散介質，在球磨機或高速混合機中研磨或攪拌60～120分鐘，製得高性能油潤滑納米/金屬礦石粉複合自修復劑D；⑤.將油潤滑納米金屬/礦石粉複合自修復劑D，經傳統鋰基或鈣基潤滑脂酯化、皂化工藝處理後，可製得高性能脂潤滑納米金屬/礦石粉複合自修復劑E；⑥.將複合自修復劑D或複合自修復劑E，按不同機械設備或車輛潤滑油箱容量大小、不同設備金屬摩擦副實現自修復要求複合粉體的最佳加入比例和複合自修復劑灌裝容器大小，經過計算，採用適量分散介質經高速分散機稀釋後，灌裝至容器中即可獲得銷售產品。
本發明的有益效果是本發明自修復劑的納米羥基矽酸鎂礦石粉和納米複合金屬粉體的比例，隨摩擦副材料和摩擦環境而變化，其使用方法和添加量也隨不同機械設備中的摩擦條件而變化。實驗室和實際使用設備試驗結果表明，根據不同摩擦場合按實際設備中每次每升潤滑油含納米複合粉體0.6～4克計量加入適量自修復劑，具有較好使用效果。按每次每公斤潤滑脂含納米複合粉體0.8～6克計量加入0.04～0.8克計量加入適量自修復劑，具有較好使用效果。
立式萬能摩擦磨損試驗機、四球試驗機試驗結果和實際設備運行試驗結果表明，該自修復劑與國內外相近陶瓷粉金屬磨損自修復劑相比，可在多種金屬摩擦副表面穩定獲得高硬度、低摩擦係數冶金結合自修復矽酸鐵鎂保護層，具有修復時間短(縮短3～5倍)，可在一定程度上提高基礎油的PB值(提高2～3倍)，並降低油潤滑條件下的摩擦係數(由0.138降至0.0685，最低可達0.032)和幹摩擦係數(0.003～0.007)，大幅度降低磨斑直徑，節約添加劑用量30％左右，最佳粉體加入量可降低1～2倍。並且該自修復劑加入舊設備中，還可快速清洗機械摩擦副表面的積碳層和粘稠油膜，從而可快速實現金屬摩擦副的自修復。
對於「鋼—鋼摩擦副」也可按照本發明的推薦用量先加入中間產品A，待高硬度陶瓷修復層形成後再加入低限含量中間產品C，可達到本發明所要求的多重目的和綜合使用效果。
對於「鋼—銅摩擦副」、「銅—銅、銅—鋁摩擦副」可按照本發明的推薦用量範圍直接加入複合自修復劑C，酌情根據摩擦副機械力大小和工作實際情況調節加入量大小。
對比實驗結果表明，本發明與現有產品相比，具有如下優點
(1)可在多種金屬摩擦副磨損表面上快速生成高硬度、低摩擦係數冶金結合自修復性保護層(保護層顯微硬度可達HV650～880)，自修復時間比同類材料縮短3～5倍，定期使用修復材料處理摩擦副可以補償零件磨損並使摩擦副間隙最佳化；(2)顯著改善潤滑介質的摩擦學性能，在一定載荷及潤滑添加劑加入量情況下，PB值最高可達1080N，WSB可比500SN基礎油降低66％，短時間油潤滑條件下摩擦係數可穩定至0.0372～0.0685；(3)大幅度降低機械零件磨擦磨損，大大減少設備的維修，部件的更換次數，延長設備使用壽命和大修期限2～3倍，並延長油封、橡膠、塑料墊變形、老化、發脆時間；(4)節能增效顯著，可增加燃油利用率10～32％，提高發動機動力30％左右；(5)有利於環保，降低機件在運轉時的溫度，減輕機械噪音，減少車輛的廢氣汙染和黑煙(減少廢氣排放30～50％)，有效防止因機器設備、車輛陳舊或超載引起的顫抖，燃燒機油等現象。
又本發明通過酯化、皂化工序成功實現了高均勻混合型納米複合自修復脂的製備，解決了目前國內外沒有脂潤滑自修復劑的產品製備問題，大大拓寬了納米複合自修復劑的應用範圍。
具體實施例方式實施例一種高性能納米金屬/礦石粉複合自修復劑，由納米羥基矽酸鎂礦石粉、納米複合金屬粉體、納米羥基矽酸鎂礦石粉分散劑、納米複合金屬粉體分散劑、催化劑、穩定劑、金屬摩擦協同效應添加劑、納米清淨分散劑、輔助性能調節劑、分散介質組成，各組分所佔自修復劑總量的重量百分含量如下納米羥基矽酸鎂礦石粉 15～25％納米複合金屬粉體 6～12％納米羥基矽酸鎂礦石粉分散劑 0.5～2％納米複合金屬粉體分散劑 0.5～2％催化劑 0.2～2％穩定劑 1～5％金屬摩擦協同效應添加劑 0.5～3％納米清淨分散劑 2～5％輔助性能調節劑 1～3％分散介質 41～73.3％。
納米羥基矽酸鎂礦石粉為陝西寧強、江蘇東臺等地的羥基矽酸鎂礦石經粗破碎、氣流粉碎和高能球磨、分散包覆工序加工後獲得納米羥基矽酸鎂礦石粉，粉體平均粒度為30～80nm。
採用三槍直流電弧氣相蒸發冷凝方法製備的高均勻混合單質納米金屬複合粉，粉體的組分、平均粒度及各組分佔金屬納米複合粉總量的重量百分含量分別為銅粉30～60％、平均粒度≤60nm，鎳粉25～60％、平均粒度≤60nm，錫粉5～15％，平均粒度≤100nm。
納米羥基矽酸鎂礦石粉的分散劑至少為六偏磷酸鈉、三乙醇氨中的一種；納米複合金屬粉體的分散劑至少為PVA6000、PVA10000、油酸、硬酯酸、矽烷偶聯劑或德國Disperbyk系列分散劑中的一種。
催化劑至少是納米Fe2O3、納米Ce2O3或納米La2O3中的一種，其平均粒度為30～80nm。
穩定劑為蓖麻油的衍生物或聚乙烯臘的一種或兩種復配。
金屬摩擦協同效應添加劑為二烷基二硫代磷酸鉬(MODDP)、烷基二硫代磷酸鋅(ZDDP)中的一種。
納米清淨分散劑至少為納米氫氧化鈣和納米碳酸鈣中的一種，其平均粒度為30～80nm。
輔助性能調節劑至少是T2O2抗氧腐蝕劑、106清淨劑、154分散劑、406油性劑、603粘度指數調節劑或803A降凝劑中的一種。
分散介質是基礎潤滑油；其中基礎潤滑油為500SN、15W或20W。
一種高性能納米金屬/礦石粉複合自修復劑的製備方法，其步驟為①.將經過粗破碎、氣流粉碎的羥基矽酸鎂礦石粉預先在400目篩中篩分，以羥基矽酸鎂礦石粉、納米羥基矽酸鎂礦石粉分散劑、分散介質為總重量，羥基矽酸鎂礦石粉佔總重量百分比20～30％，納米羥基矽酸鎂礦石粉分散劑佔總重量百分比0.5～2％和分散介質佔總重量百分比68～79.5％，配製時先將適量的納米羥基矽酸鎂礦石粉分散劑預先加入分散介質中攪拌均勻，再進一步按上述比例混合配製，然後放入球料比為10～30∶1、轉速為300～800r/min的高能球磨機中，球磨50～100小時，獲得分散包覆均勻的含分散介質納米羥基矽酸鎂礦石微粉A；②.以納米複合金屬粉體分散劑、無水乙醇溶液、鈍化的納米複合金屬粉體為總重量，事先將佔總重量百分比0.5～4％的納米複合金屬粉體分散劑加入總重量百分比86～96.5％無水乙醇溶液攪拌均勻後，再將佔總重量百分比3～10％經過鈍化的納米複合金屬粉體緩慢加入含納米複合金屬粉體分散劑的無水乙醇溶液中，邊加入邊攪拌；然後連同容器放入KH-700型超聲波振蕩器中振蕩15～30min鍾後，獲得分散包覆均勻的納米複合金屬粉體乙醇溶液；最後通過真空抽濾方法去除無水乙醇液體，獲得分散包覆均勻的納米複合金屬粉體B待用；③.以納米複合金屬粉體、金屬摩擦協同效應添加劑、催化劑、分散劑、分散介質為總重量，所述組份重量百分比如下納米複合金屬粉體20～30％，金屬摩擦協同效應添加劑1～5％，催化劑0.3～3％，納米複合金屬粉體分散劑0.5～2％，分散介質60～78.2％，混合配製後，放入球料比為5～10∶1、轉速為100～300r/min的高能球磨機中，球磨60～120分鐘後或放入轉速為400～800r/min的高速分散機中分散30～60min，獲得分散包覆均勻的含分散介質納米金屬複合自修復中間產品C；④.將上述製備好的含分散介質納米羥基矽酸鎂礦石微粉A和含分散介質納米金屬複合自修復中間產品C根據具體使用場合金屬摩擦副的材質要求，按自修復劑總量的重量百分含量比例復配(同領域技術人員很容易通過計算獲得，本例不在詳述)，並加入要求比例的穩定劑、納米清淨分散劑、輔助性能調節劑和分散介質，在球磨機或高速混合機中研磨或攪拌60～120分鐘，製得高性能油潤滑納米/金屬礦石粉複合自修復劑D；⑤.將油潤滑納米金屬/礦石粉複合自修復劑D，經傳統鋰基或鈣基潤滑脂酯化、皂化工藝處理後，可製得高性能脂潤滑納米金屬/礦石粉複合自修復劑E；⑥.將複合自修復劑D或複合自修復劑E，按不同機械設備或車輛潤滑油箱容量大小、不同設備金屬摩擦副實現自修復要求複合粉體的最佳加入比例和複合自修復劑灌裝容器大小，經過計算，採用適量分散介質經高速分散機稀釋後，灌裝至容器中即可獲得銷售產品。
本發明具體應用實例如下實例1將本發明高性能納米金屬/礦石粉複合自修復劑粉體按每升潤滑油含1.6克計量加入別克3.5商務車潤滑油中用於試驗，該車試驗前已行駛80000公裡，原長期添加國內某品牌陶瓷潤滑添加劑，發動機噪聲大、振動大、潤滑油已發黑。注入本修復劑後30分鐘左右發動機噪聲、振動明顯減小，動力增加，但行駛500公裡後發動機噪聲又增大，經過清洗髮動機缸體原油泥並更換潤滑油後重新注入本自修復劑後，發動機噪聲、振動明顯減小，動力增大，尾氣中的藍煙也明顯減少，運行5000公裡後的節油效果平均達15.8％。
實例2將本發明高性能納米金屬/礦石粉複合自修復劑粉體按每升潤滑油含1.6克計量加入南京金城摩託車潤滑油箱中用於試驗，該車試驗前已行駛25000公裡，有輕微燒機油現象，在怠速狀態下注入本修復劑後20分鐘左右發動機噪聲明顯減小，行駛300公裡左右，燒機油現象消失，開始節油。行駛1000公裡後按每升潤滑油含納米複合粉0.8克再次注入自修復劑後發動機噪聲、振動進一步減小，動力進一步增大，節油效果平均達10.6％。
實例3將本發明高性能納米金屬/礦石粉複合自修復劑粉體按每升潤滑油含2.4克計量加入南京宏祥混凝土公司混凝土攪拌車中，該車試驗前燒機油嚴重，已行駛150000公裡左右，發動機噪聲大、動力不足。在怠速狀態下，注入本發明自修復劑後40分鐘左右發動機噪聲、振動明顯減小。運行兩天左右，燒機油現象消失，尾氣中的藍煙明顯減少，並開始節油。使用兩個月的平均節油效果達17.2％，潤滑油節油達每天1升左右。採用內窺鏡觀察，可發現發動機缸壁已明顯形成超光滑自修復金屬/陶瓷層。
實例4將本發明高性能納米金屬/礦石粉複合自修復劑粉體按每升潤滑油含1.6克計量加入南京長江水運集團10000噸貨櫃運輸船柴油機潤滑油箱中，該船每個潤滑油箱需加300升潤滑油，正常情況下每年需解體維修。注入本修復劑行駛600海裡左右，發動機噪聲有明顯減小，動力有增加，開始節油。運行1300海裡後，再次按每升潤滑油含納米複合粉體1.2克計量注入本發明自修復劑，發動機噪聲、振動進一步減小，動力增大，尾氣中的藍煙也明顯減少，運行5000海裡後的節油效果平均達12.8％。現正延長解體維修時間，考核自修復效果。
實例5將本發明高性能納米金屬/礦石粉複合自修復劑粉體按每升潤滑油含2.2克計量加入某陳舊磨床磨頭潤滑油和變速箱潤滑油中用於試驗，該床試驗前已使用近20年，兩摩擦副間隙已達到20微米左右，噪聲大、振動大。注入本自修復劑18小時後，兩處摩擦副均修復上金屬/陶瓷保護層，且摩擦副間隙均恢復至8微米左右，噪聲、振動明顯減小，零件加工精度提高。一個月中，平均8小時節電1.1度左右。
實例6將本發明高性能納米金屬/礦石粉複合自修復劑粉體按每公斤潤滑脂含4克計量加入某空壓機軸承潤滑系統中，經不間斷長時間200小時考核，發現空壓機噪聲小，溫升始終在45℃以下。目前南京某空壓機廠已在其空壓機裝配過程中，大量採用本發明油、脂潤滑納米複合自修復劑，使用結果表明，空壓機噪聲減小，節省潤滑油、節電顯著。
實例7將本發明高性能納米金屬/礦石粉複合自修復劑粉體按每升潤滑油含1.6克計量加入揚州某愛心車隊20臺計程車潤滑油箱中，經一個月考核，平均每臺車節油12.5％，尾氣藍煙明顯減少。
本發明具體實施效果還有很多，在此不再一一贅述。
權利要求
1.一種高性能納米金屬/礦石粉複合自修復劑，其特徵是由納米羥基矽酸鎂礦石粉、納米複合金屬粉體、納米羥基矽酸鎂礦石粉分散劑、納米複合金屬粉體分散劑、催化劑、穩定劑、金屬摩擦協同效應添加劑、納米清淨分散劑、輔助性能調節劑、分散介質組成，各組分所佔自修復劑總量的重量百分含量如下納米羥基矽酸鎂礦石粉 15～25％納米複合金屬粉體 6～12％納米羥基矽酸鎂礦石粉分散劑0.5～2％納米複合金屬粉體分散劑0.5～2％催化劑0.2～2％穩定劑1～5％金屬摩擦協同效應添加劑0.5～3％納米清淨分散劑2～5％輔助性能調節劑1～3％分散介質 41～73.3％。
2.根據權利要求1所述的高性能納米金屬/礦石粉複合自修復劑，其特徵是羥基矽酸鎂礦石經粗破碎、氣流粉碎和高能球磨、分散包覆工序加工後獲得納米羥基矽酸鎂礦石粉，粉體平均粒度為30～80nm。
3.根據權利要求1所述的高性能納米金屬/礦石粉複合自修復劑，其特徵是採用三槍直流電弧氣相蒸發冷凝方法製備的高均勻混合單質納米金屬複合粉，粉體的組分、平均粒度及各組分佔金屬納米複合粉總量的重量百分含量分別為銅粉30～60％、平均粒度≤60nm，鎳粉25～60％、平均粒度≤60nm，錫粉5～15％，平均粒度≤100nm。
4.根據權利要求1所述的高性能納米金屬/礦石粉複合自修復劑，其特徵是納米羥基矽酸鎂礦石粉的分散劑至少為六偏磷酸鈉、三乙醇氨中的一種；納米複合金屬粉體的分散劑至少為PVA6000、PVA10000、油酸、硬酯酸、矽烷偶聯劑或德國Disperbyk系列分散劑中的一種。
5.根據權利要求1所述的高性能納米金屬/礦石粉複合自修復劑，其特徵是催化劑至少是納米Fe2O3、納米Ce2O3或納米La2O3中的一種，其平均粒度為30～80nm。
6.根據權利要求1所述的高性能納米金屬/礦石粉複合自修復劑，其特徵是穩定劑為蓖麻油的衍生物或聚乙烯臘的一種或兩種復配。
7.根據權利要求1所述的高性能納米金屬/礦石粉複合自修復劑，其特徵是金屬摩擦協同效應添加劑為二烷基二硫代磷酸鉬、烷基二硫代磷酸鋅中的一種。
8.根據權利要求1所述的高性能納米金屬/礦石粉複合自修復劑，其特徵是納米清淨分散劑至少為納米氫氧化鈣和納米碳酸鈣中的一種，其平均粒度為30～80nm。
9.根據權利要求1所述的高性能納米金屬/礦石粉複合自修復劑，其特徵是輔助性能調節劑至少是T202抗氧腐蝕劑、106清淨劑、154分散劑、406油性劑、603粘度指數調節劑或803A降凝劑中的一種。
10.根據權利要求1所述的高性能納米金屬/礦石粉複合自修復劑，其特徵是分散介質是基礎潤滑油；其中基礎潤滑油為500SN、15W或20W。
11.權利要求1所述的高性能納米金屬/礦石粉複合自修復劑的製備方法，其步驟為①.將經過粗破碎、氣流粉碎的羥基矽酸鎂礦石粉預先在400目篩中篩分，以羥基矽酸鎂礦石粉、納米羥基矽酸鎂礦石粉分散劑、分散介質為總重量，羥基矽酸鎂礦石粉佔總重量百分比20～30％，納米羥基矽酸鎂礦石粉分散劑佔總重量百分比0.5～2％和分散介質佔總重量百分比68～79.5％，配製時先將適量的納米羥基矽酸鎂礦石粉分散劑預先加入分散介質中攪拌均勻，再進一步按上述比例混合配製，然後放入球料比為10～30∶1、轉速為300～800r/min的高能球磨機中，球磨50～100小時，獲得分散包覆均勻的含分散介質納米羥基矽酸鎂礦石微粉A；②.以納米複合金屬粉體分散劑、無水乙醇溶液、鈍化的納米複合金屬粉體為總重量，事先將佔總重量百分比0.5～4％的納米複合金屬粉體分散劑加入總重量百分比86～96.5％無水乙醇溶液攪拌均勻後，再將佔總重量百分比3～10％經過鈍化的納米複合金屬粉體緩慢加入含納米複合金屬粉體分散劑的無水乙醇溶液中，邊加入邊攪拌；然後連同容器放入KH-700型超聲波振蕩器中振蕩15～30min鍾後，獲得分散包覆均勻的納米複合金屬粉體乙醇溶液；最後通過真空抽濾方法去除無水乙醇液體，獲得分散包覆均勻的納米複合金屬粉體B待用③.以納米複合金屬粉體、金屬摩擦協同效應添加劑、催化劑、分散劑、分散介質為總重量，所述組份重量百分比如下納米複合金屬粉體20～30％，金屬摩擦協同效應添加劑1～5％，催化劑0.3～3％，納米複合金屬粉體分散劑0.5～2％，分散介質60～78.2％，混合配製後，放入球料比為5～10∶1、轉速為100～300r/min的高能球磨機中，球磨60～120分鐘後或放入轉速為400～800r/min的高速分散機中分散30～60min，獲得分散包覆均勻的含分散介質納米金屬複合自修復中間產品C；④.將上述製備好的含分散介質納米羥基矽酸鎂礦石微粉A和含分散介質納米金屬複合自修復中間產品C根據具體使用場合金屬摩擦副的材質要求，按自修復劑總量的重量百分含量比例復配，並加入要求比例的穩定劑、納米清淨分散劑、輔助性能調節劑和分散介質，在球磨機或高速混合機中研磨或攪拌60～120分鐘，製得高性能油潤滑納米/金屬礦石粉複合自修復劑D；⑤.將油潤滑納米金屬/礦石粉複合自修復劑D，經傳統鋰基或鈣基潤滑脂酯化、皂化工藝處理後，可製得高性能脂潤滑納米金屬/礦石粉複合自修復劑E；⑥.將複合自修復劑D或複合自修復劑E，按不同機械設備或車輛潤滑油箱容量大小、不同設備金屬摩擦副實現自修復要求複合粉體的最佳加入比例和複合自修復劑灌裝容器大小，經過計算，採用適量分散介質經高速分散機稀釋後，灌裝至容器中即可獲得銷售產品。
全文摘要
本發明公開了一種高性能納米金屬/礦石粉複合自修復劑及製備方法，由下述組分組成，各組分所佔自修復劑總量的重量百分含量為納米羥基矽酸鎂礦石粉15～25％；納米複合金屬粉體6～12％；納米羥基矽酸鎂礦石粉分散劑0.5～2％；納米複合金屬粉體分散劑0.5～2％；催化劑0.2～2％；穩定劑1～5％；金屬摩擦協同效應添加劑0.5～3％；納米清淨分散劑2～5％；輔助性能調節劑1～3％；分散介質41～73.3％。經過一定工藝條件和生產步驟製成用於潤滑油、潤滑脂的高性能納米複合自修復劑。本發明能使摩擦副間隙最佳化，自修復層形成後，長時間運行不脫落，從而實現金屬摩擦副的硬體升級，節能環保，大幅度延長多種機械設備的使用壽命和大修期限。
文檔編號C10M137/00GK1944607SQ200610096150
公開日2007年4月11日 申請日期2006年9月19日 優先權日2006年9月19日
發明者吳建明, 張振忠, 趙芳霞 申請人:崑山密友實業有限公司