本发明专利技术公开了一种纳米金属自修复材料及其制备方法，包括以下质量分数的组分：纳米羟基硅酸盐粉末2%～7%；纳米复合氧化金属粉末1.5%～3%；纳米复合金属粉末11%～15%；分散剂1%～7%；分散介质70%～80%。本发明专利技术的纳米金属自修复材料，可以根据不同的磨损情况采用不同的颗粒度和浓度进行修复，能够在发动机缸体表面形成高硬度、低摩擦系数、及优质合金钢弹性模量的稳定保护层，修复后的保护层具有硬度高、不易磨损、不脱落等特点，能够大幅度提高机械设备的使用寿命，发动机缸压明显升高，尾气污染物排放量降低，平均油耗降低。
A nano-metal self-repairing material and its preparation method
【技术实现步骤摘要】
一种纳米金属自修复材料及其制备方法
本专利技术涉及机械零件摩擦表面的强化和磨损自修复的处理方法，特别涉及一种在金属摩擦与磨损表面生成保护层的纳米金属自修复材料及其制备方法，以及其在不同摩擦情况下的使用方法。
技术介绍
磨损是造成金属材料和机械设备破坏和失效的重要原因之一。为了减少或抑制材料和设备的摩擦磨损，必须采取各种减摩抗磨的措施，通常通过以下途径实现：一是通过表面处理技术，提高是金属材料摩擦面的耐磨性能，例如：表面渗硫或渗碳等热处理技术、薄膜沉积技术等；二是将磨损的零件进行表面再生，如热喷涂修复等；三是通过添加润滑油，使得摩擦面之间形成油膜，从而减少摩擦面之间的摩擦，而降低磨损率；四是以润滑剂为载体，将含有修复作用的材料（如氮化硼等）送入磨损位置，修复磨损表面。上述方法中的第一、二种方法存在工艺复杂、制备时间长、成本高等缺点；第三种方法是现有机械设备中常用方法，但润滑油膜在工作中极易被破坏，机械设备中的各种有机或无机化合物在油温较高时会产生对金属材料起腐蚀作用的物质，或润滑油自身分解消耗，并产生一定的化学污染；第四种方法是当前抗磨修复领域的研究热点，但其生成的修复层的结构和力学性能不稳定，修复效果无法预测。
技术实现思路
本专利技术是针对现有磨损修复领域存在的工艺复杂、制备时间长、成本高、润滑油膜不稳定及修复层的结构和力学性能不稳定等问题，提供了一种以天然矿石为主要成分的纳米金属自修复材料及其制备方法，该材料制备方法简单，能够在发动机缸体表面形成高硬度、低摩擦系数的稳定保护层，可以延长设备的使用寿命。本专利技术的技术方案如下：本专利技术的一种纳米金属自修复材料，其特征在于，包括以下质量分数的组分：纳米羟基硅酸盐粉末2%～7%；纳米复合氧化金属粉末1.5%～3%；纳米复合金属粉末11%～15%；分散剂1%～7%；分散介质70%～80%；所述的纳米羟基硅酸盐粉末为绿泥石、蛇纹石、滑石、砷硅锰矿的矿石粉末中的一种或多种混合物，其主要化学成分为：Mg6(Si4O10)(OH)8；所述的纳米复合氧化金属粉末为纳米氧化镍、纳米氧化锡、纳米氧化锌中任意两种或三种的混合物，其平均颗粒度小于100纳米；所述的纳米复合金属粉末为纳米级的镍粉、锡粉、铜粉中任意两种或三种的混合物，其平均颗粒度小于100纳米；所述的分散剂为十二烷基磺酸钙、油酸钾、十二羟基硬脂酸锂、烷基酚聚氧乙烯醚、聚乙二醇等中的一种或多种混合物；所述的分散介质为基础润滑油500SN。本专利技术的纳米金属自修复材料，可以针对不同磨损程度和不同磨损面积的机械设备及发动机缸体，选择不同浓度或不同粒度的修复材料，其中所述的纳米羟基硅酸盐粉末在所述的分散介质的浓度为2.5%～10%。本专利技术的第二个目的是提供本专利技术所述的纳米金属自修复材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将平均粒度小于10微米的羟基硅酸盐粉末与纳米复合氧化金属粉末和纳米复合金属粉末按比例混合，再送入球磨机中继续磨制成平均颗粒度100～1000纳米的金属材料粉末I；（2）将金属材料粉末I与分散剂和分散介质按比例混合，并使用高剪切设备搅拌均匀，得到混合物II；（3）将混合物II加热至200～230℃，边加热边搅拌，直至分散剂全部溶解；冷却直至室温，即可得到本专利技术的纳米金属自修复材料。进一步地，所述的羟基硅酸盐粉末为将羟基硅酸盐矿石经粗破碎、气流粉碎、球磨、筛分等加工过程所获得的平均粒度小于10微米的羟基硅酸盐粉末。进一步地，根据具体使用的机械设备或者发动机缸体磨损程度，所述的球磨机可以选择在300～800r/min的不同转速下球磨18～24小时，制得平均颗粒度100～1000纳米的金属材料粉末II。本专利技术的纳米金属自修复材料，可以根据不同的磨损情况采用不同的颗粒度和浓度进行修复，能够在发动机缸体表面形成高硬度、低摩擦系数、及优质合金钢弹性模量的稳定保护层，修复后的保护层具有硬度高、不易磨损、不脱落等特点，能够大幅度提高机械设备的使用寿命，发动机缸压明显升高，尾气污染物排放量降低，平均油耗降低。附图说明图1为发动机缸体加入纳米金属修复材料前的状况；图2为发动机缸体加入纳米金属修复材料后的状况。具体实施方式下面列举6个实施例和使用效果，对本专利技术加以进一步说明。本实施例并非限制本专利技术的专利保护范围，凡是直接或间接运用本专利技术说明书，在其他相关的
，均同理包括在本专利技术的保护范围内。实施例1一种纳米金属自修复材料，包括以下质量分数的组分：绿泥石、蛇纹石与砷硅锰矿混合粉末3.5纳米氧化镍、纳米氧化锌与纳米氧化锡混合粉末2纳米铜与纳米锡的复合金属粉末13.5十二羟基硬脂酸锂与聚乙二醇混合物6基础润滑油500SN75；1)将羟基硅酸盐矿石经粗破碎、气流粉碎、球磨、筛分后获得粉体平均粒度小于10微米的羟基硅酸盐粉末，得粉末I；2)将羟基硅酸盐粉末按照上述比例分别加入纳米复合氧化金属粉末、纳米复合金属粉末，得粉末II；3)将配比好的粉末II经行星式球磨机混合后，根据具体使用的机械设备或者发动机缸体磨损程度，选择400r/min的转速球磨20小时，制得平均颗粒度600纳米的金属自修复材料粉末III；4)根据具体使用的机械设备或者发动机缸体磨损面积，将上述制备好的纳米羟基硅酸盐粉末III、分散剂和分散介质按比例混合，其中，羟基硅酸盐粉末在基础润滑油中的浓度为4.7%，并使用高剪切设备搅拌均匀；5)使用加热设备将上述搅拌均匀的混合液加热至220℃，边加热边搅拌，直至分散剂全部溶解；冷却直至室温，即可。对三组乘用车辆（A组为已行驶20w公里左右，B组为已行驶30w公里以上，C组为已行驶10W公里以下）进行发动机缸压测试实验，将4.7%的纳米金属自修复材料分别加入现有三组车辆中，车辆行驶1000公里后对比，结果显示：加注纳米金属自修复材料行驶1000公里后，发动机缸压明显上升。A组平均提升38%，最高提升58%；B组平均提升6%，最高提升11%；C组平均提升5%，最高提升10%。实施例2一种纳米金属自修复材料，包括以下质量分数的组分：滑石、蛇纹石与砷硅锰矿混合粉末6纳米氧化镍与纳米氧化锡混合粉末2纳米铜与纳米锡的复合金属粉末12十二羟基硬脂酸锂与聚乙二醇混合物5基础润滑油500SN75；1)将羟基硅酸盐矿石经粗破碎、气流粉碎、球磨、筛分后获得粉体平均粒度小于10微米的羟基硅酸盐粉末，得粉末I；2)将羟基硅酸盐粉末按照上述比例分别加入纳米复合氧化金属粉末、纳米复合金属粉末，得粉末II；3)将配比好的粉末II经行星式球磨机混合后，根据具体使用的机械设备或者发动机缸体磨损程度，选择400r/min的转速球磨18小时，制得平均颗粒度800纳米的金属自修复材料粉末III；4)根据具体使用的机械设备或者发动机缸体磨损面积，将上述制备好的纳米羟基硅酸盐粉末III、分散剂和分散介质按比例混合，其中，羟基硅酸盐粉末在基础润滑油中的浓度为8%，并使用高剪切设备搅拌均匀；5)使用加热设备将上述搅拌均匀的混合液加热至220℃，边加热边搅拌，直至分散剂全部溶解；冷却直至室温，即可。对三组乘用车辆（A组为已行驶20w公里左右，B组为已行驶30w公里以上，C组为已行驶10W公里以下）进行发动机缸压测试实验，将8%的纳米金属自修复材料分别加入现有三组车辆中，车本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种纳米金属自修复材料，其特征在于，包括以下质量分数的组分：纳米羟基硅酸盐粉末 2%～7%；纳米复合氧化金属粉末 1.5%～3%；纳米复合金属粉末 11%～15%；分散剂 1%～7%；分散介质 70%～80%。
【技术特征摘要】
1.一种纳米金属自修复材料，其特征在于，包括以下质量分数的组分：纳米羟基硅酸盐粉末2%～7%；纳米复合氧化金属粉末1.5%～3%；纳米复合金属粉末11%～15%；分散剂1%～7%；分散介质70%～80%。2.根据权利要求1所述的纳米金属自修复材料，其特征在于，所述的纳米羟基硅酸盐粉末为绿泥石、蛇纹石、滑石、砷硅锰矿的矿石粉末中的一种或多种混合物，其主要化学成分为：Mg6(Si4O10)(OH)8；所述的纳米复合氧化金属粉末为纳米氧化镍、纳米氧化锡、纳米氧化锌中任意两种或三种的混合物，其平均颗粒度小于100纳米；所述的纳米复合金属粉末为纳米级的镍粉、锡粉、铜粉中任意两种或三种的混合物，其平均颗粒度小于100纳米。3.根据权利要求1所述的纳米金属自修复材料，其特征在于，所述的分散剂为十二烷基磺酸钙、油酸钾、十二羟基硬脂酸锂、烷基酚聚氧乙烯醚、聚乙二醇等中的一种或多种混合物；所述的分散介质为基础润滑油500SN。4.根据权利要求1所述的纳米金属自修复材料，其特征在于，所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：董为，
申请(专利权)人：董为，
类型：发明
国别省市：上海,31
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