石墨烯基節能減排潤滑油的製作方法
2023-06-10 07:31:36 1
本發明涉及一種石墨烯基節能減排潤滑油，屬於石墨烯基潤滑油技術領域。
背景技術：
磨損、腐蝕、疲勞是機械設備及零部件失效的三種主要形式。磨損造成的經濟損失十分巨大，如果能夠減少無用的摩擦消耗，則可以大量節省能源，減少有害氣體排放。
金屬機械部件摩擦副的抗磨、減摩及修復技術是長期困擾機械領域的世界性難題。通常金屬抗磨是指摩擦副在幹摩擦條件下的耐摩擦或抗磨損性質，主要由金屬材料的硬度決定，其主要技術途徑是硬化摩擦表面。減摩則是指減少金屬摩擦副之間的摩擦，主要體現在摩擦係數的降低，目前主要技術途徑是精加工摩擦表面，以降低其摩擦係數，或通過潤滑油(脂)等油性物質作為潤滑介質，降低摩擦係數。
現有潤滑油添加劑實現減磨抗磨途徑，大多是採用表面成膜技術:如硫化物潤滑形式和軟金屬鍍履技術，該技術可以起到一定的減少磨損，抵制磨損的作用，但對已經磨損或劃傷的金屬表面，沒有修復作用。其原因一是，它只是附著、游離在金屬摩擦副表面，線脹係數與基體不同，不會改變工件的任何尺寸公差，使金屬表面在幾納米厚度上作微乎其微的性質改變，化學反應過程不可控，改性層太微薄並不夠穩定，在高溫和強摩擦條件下易失效，易脫落、削離；二是，這些材料進入磨擦表面時是納米級的，機械運轉一段時間後的工作雜質與添加劑溶為一體，材料的粒度自然變大，會產生沉積現象，使油路內徑變細，形成栓堵，導致供油不暢；三是，添加量高於0.1％時，對油品的金屬含量化驗指標有改變；四是，每次更換潤滑油時都要添加，有依賴性。
技術實現要素：
本發明的目的是為了解決上述現有技術存在的問題，進而提供一種石墨烯基節能減排潤滑油及其製備方法。
本發明的目的是通過以下技術方案實現的：
一種石墨烯基節能減排潤滑油，按容積由100N基礎油1000ml和石墨烯基金屬表面磨損智能修復材料20～30ml組成；所述石墨烯基金屬表面磨損智能修復材料按重量和容積由石墨烯5～10g、蛇紋石粉30～150g、鉬粉20～40g、稀土粉15～55g、銅粉90～210g、鎳粉35～95g和100N基礎油1000～2000ml組成。
本發明的有益效果：和現有技術相比，本發明所述石墨烯基節能減排潤滑油具有更好的抗磨損、抗腐蝕性能、熱穩定性、耐熱衝擊性及超低的摩擦係數；產生了優異的自補償修復效應，可以選擇性地補償表面磨損，優化表面間隙，提高機械的密封性，恢復原型尺寸。可以解決發動機因磨損造成的缸壓下降、缸壓不平衡、動力不足、提速不好、燃燒不良、油耗過高、尾氣汙染超標、機械噪音過大、發動機性能下降等問題，並能長久保持新機狀態。製作方法的全過程沒有汙染，使用中也不會造成環境汙染。
本發明石墨烯基節能減排潤滑油性能指標為；(1)節約燃油6％～30％；(2)提升發動機動力6％～16％；(3)減少汽車尾氣排放30％～80％；(4)延長發動機使用壽命3～5倍；(5)延長機油更換周期2～3倍；(6)節約耗電7％～30％；(7)降低發動機噪音6～24分貝；(8)減少金屬表面磨損60％～80％；(9)提高齒輪承載能力5倍以上；(10)具有良好的低溫啟動保護與高溫潤滑作用，可在零下50度至零上80度條件下使用；(11)提高機械輸出功率4％～6％，提高機械效率30％以上，延長機械設備使用壽命3～5倍；(12)發動機斷機油後可安全行駛100公裡以上。
本發明使用的石墨烯基金屬表面磨損智能修復材料檢測後符合以下質量規格：(1)運動粘度在100℃時，mm3/s的極限值為6±0.5。(2)粘度指數為95。(3)沉積物為0。(4)開杯閃點不低於200。(5)含硫量不超過0.2％。(6)密度在20℃時不超過890。
具體實施方式
下面將對本發明做進一步的詳細說明：本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式，但本發明的保護範圍不限於下述實施例。
本實施例所涉及的一種石墨烯基節能減排潤滑油，按容積由100N基礎油1000ml和石墨烯基金屬表面磨損智能修復材料20～30ml組成；所述石墨烯基金屬表面磨損智能修復材料按重量和容積由石墨烯5～10g、蛇紋石粉30～150g、鉬粉20～40g、稀土粉15～55g、銅粉90～210g、鎳粉35～95g和100N基礎油1000～2000ml組成。
一種石墨烯基節能減排潤滑油，按容積由100N基礎油1000ml和石墨烯基金屬表面磨損智能修復材料21～29ml組成；所述石墨烯基金屬表面磨損智能修復材料按重量和容積由石墨烯6～9g、蛇紋石粉31～149g、鉬粉21～39g、稀土粉16～54g、銅粉91～209g、鎳粉36～94g和100N基礎油1100～1900ml組成。
一種石墨烯基節能減排潤滑油，按容積由100N基礎油1000ml和石墨烯基金屬表面磨損智能修復材料25ml組成；所述石墨烯基金屬表面磨損智能修復材料按重量和容積由石墨烯7g、蛇紋石粉90g、鉬粉30g、稀土粉40g、銅粉165g、鎳粉65g和100N基礎油1500ml組成。
所述石墨烯是由1～10層物理法生產的石墨烯。
所述蛇紋石粉、鉬粉、稀土粉、銅粉或鎳粉的粒度均小於500納米。
本實施例所涉及的一種石墨烯基節能減排潤滑油的製備方法，步驟如下：
(一)石墨烯基金屬表面磨損智能修復材料的製備
步驟一、將蛇紋石粉放入塑料器皿內，用80℃～90℃的熱水進行漂洗，用木棒攪動後，將雜質和水份倒出後，放在通風處，讓水分自然蒸發。
步驟二、將蛇紋石粉、鉬粉、稀土粉、銅粉和鎳粉放入烘乾設備進行烘乾，烘乾時間為100～130分鐘，溫度為110℃～130℃，烘乾後蛇紋石粉、鉬粉、稀土粉、銅粉和鎳粉中的水分含量均低於2％。
步驟三、將烘乾後的各種粉體放入均質器中攪拌，攪拌速度為2000～3000轉/分，攪拌後再加入100N基礎油繼續攪拌，攪拌時間為1～10小時，得到膠狀混合物。
步驟四、將膠狀混合物放入超聲波分散儀中進行分散，分散後即得到石墨烯基金屬表面磨損智能修復材料。超聲波分散的目的是將團聚的物質分開。
(二)石墨烯基節能減排潤滑油的製備
步驟五、取100N基礎油1000ml和石墨烯基金屬表面磨損智能修復材料20～30ml攪拌混合均勻即可。
所述步驟二中，烘乾時間為120分鐘。
所述步驟二中，溫度為115℃。
所述步驟三中，攪拌速度為2500轉/分。
所述步驟四中，超聲波分散時間≥10分鐘。
使用時，石墨烯基節能減排潤滑油進入機械內部，直接被吸附到零部件的劃痕、創面及微觀表面，機械運轉時在各個接觸點的摩擦面上進行超精研磨，清理機械錶面氧化物和積碳；並且在機體的運行中，在摩擦面生成金屬表面陶瓷合金層。
石墨烯基節能減排潤滑油進入機體後，潤滑油中的石墨烯基金屬表面磨損智能修復材料迅速吸附在摩擦面上並且不斷地縱向、橫向彌散和滲透，當負荷加大、溫度升高達到一定程度時(以汽油發動機氣缸工作為例，活塞上下往復運動——吸、壓、爆、排，進氣終了時氣缸內氣體壓力為0.075～0.09Mpa，溫度為370～400k，爆發最高壓力為3～5Mpa，溫度為2200～2800k。石墨烯基金屬表面磨損智能修復材料就是利用機械運動摩擦瞬間的閃溫，溫度的「落差」類似「沾火」過程)，石墨烯基金屬表面磨損智能修復材料與金屬表面發生了物理變化和化學反應，這一過程引發了「陶瓷合金材料」晶體和金屬晶體之間的反應；進一步相互熔合重組共晶，即微量焊接和氧化更新工序積極運作，誘發產生新元素或新物質，促進了化學鍵置換過程並形成了新鍵，使金屬的微組織、微結構得到改善，從而改善金屬表面的強度、硬度和塑性，同時在其邊緣處形成金屬新晶格，這種反應持續進行，隨著新晶體在摩擦表面的不斷增加，它與原始金屬表面複合形成超滑、超硬的接觸表面——金屬表面陶瓷合金層。
形成金屬表面合金層後，原金屬摩擦副之間的金屬-金屬、金屬-化合物膜層的摩擦，轉變為陶瓷合金層——陶瓷合金層之間的摩擦，同時能在原金屬磨損創面上逐步將摩擦副凹凸面修復平整，直到摩擦副之間達到最優配合間隙後，由於摩擦係數趨於零，摩擦能減少，由摩擦能產生的力化學反應也趨於零，形成金屬改性層(即陶瓷合金層)的化學反應也會停止。也就實現了利用摩擦能的力化學反應可使金屬表面自適應改性。這種自適應改性在一定條件下可使厚度達50微米左右。金屬表面陶瓷合金層生成的速度、厚度與摩擦釋放出的能量成正比，不是線型增長，而是自動調節的。
從上述說明可以看出，本發明潤滑油中的石墨烯基金屬表面磨損智能修復材料對金屬表面陶瓷合金層的生成是有選擇性的，它只在金屬磨損的部位上複合發生，非磨損部位不會發生化學反應。沒有參與化學反應的修復材料仍然可以被潤滑油攜帶著流動，並利用摩擦能量不斷修復磨損，當修復量等於磨損量時，修復與磨損處於平衡狀態，就實現了瞬間動態零磨損。
以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式，這些具體實施方式都是基於本發明整體構思下的不同實現方式，而且本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應該以權利要求書的保護範圍為準。