一种高温超滑体系及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种高温超滑体系及其应用，所述高温超滑体系是以硅油为润滑介质，摩擦副包括陶瓷、钢或聚合物中的至少一种，所述高温超滑是指温度大于200℃。本发明专利技术的高温超滑体系在磨合处理后，在高温条件下，平均摩擦系数低至10

【技术实现步骤摘要】
一种高温超滑体系及其应用


[0001]本专利技术涉及润滑材料
，具体而言，本专利技术涉及一种高温超滑体系及其应用。

技术介绍

[0002]摩擦和磨损广泛存在于各类机械系统中。随着我国航空、航天、尖端装备制造业的快速发展，对机械装备及其零部件提出了更高的性能要求，运动部件的服役工况也愈加苛刻。高温、高速和高载等极端工况更容易造成机械装备界面润滑失效，进而发生异常磨损问题，甚至导致装备失效。
[0003]在高性能的润滑系统中，超滑作为一种提高生产效率、降低能耗的最有效的方式之一越来越得到人们的广泛关注，其中高温超滑系统的设计尤为引人重视。所谓高温超滑是指在高温条件下(T>200℃)实现摩擦系数为10
‑3量级或更低的摩擦行为。航空航天装备在运动界面的高温超滑，对零部件的安全服役、装备系统运行可靠性和寿命的提高都至关重要。

技术实现思路

[0004]本专利技术是基于专利技术人对以下事实和问题的发现和认识做出的：陶瓷、钢及聚合物材料都广泛用于航空航天机械领域，但整个运动体系很难达到高温超低摩擦状态。因此，钢、陶瓷、聚合物的高温超滑体系以及在机械领域运用的探索具有重要的意义。
[0005]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的实施例提出一种高温超滑体系及其应用，以硅油为润滑介质，摩擦副包括陶瓷、钢或聚合物，在磨合处理后，在高温条件下(T>200℃)，平均摩擦系数低至10
‑3量级，实现稳定的高温超滑现象，降低能源损耗，提高运行精确性和稳定性，延长机械零部件的使用寿命。
[0006]本专利技术实施例的一种高温超滑体系，所述高温超滑体系的润滑介质包括硅油，摩擦副包括陶瓷、钢或聚合物中的至少一种，所述高温超滑是指温度大于200℃。
[0007]本专利技术实施例的高温超滑体系带来的优点和技术效果，高温超滑体系以本专利技术的硅油为润滑介质，摩擦副包括陶瓷、钢或聚合物，在高温条件下(T>200℃)，平均摩擦系数低至10
‑3量级，实现稳定的高温超滑现象，降低能源损耗，提高运行精确性和稳定性，延长机械零部件的使用寿命。本专利技术实施例中，本专利技术的硅油在不同材料表面实现超润滑的机理不同，但最终均能够实现一个较低的摩擦系数，在陶瓷、钢或聚合物表面实现高温条件下的超低摩擦磨损。
[0008]在一些实施例中，所述硅油包括甲基硅油或改性硅油中的至少一种。
[0009]在一些实施例中，所述改性硅油包括苯甲基硅油、氯苯基硅油或氟苯基硅油中的至少一种。
[0010]在一些实施例中，所述陶瓷包括Si3N4、ZrO2或Al2O3中的至少一种；所述钢包括GCr15、M50或CSS
‑
42L中的至少一种；所述聚合物包括聚醚醚酮(PEEK)或聚四氟乙烯(PTFE)
中的至少一种。
[0011]本专利技术实施例的高温超滑体系在温度大于200℃条件下的应用。本专利技术实施例的高温超滑体系在温度大于200℃条件下的应用带来的优点和技术效果，在高温条件下(T>200℃)，体系平均摩擦系数低至10
‑3量级，能够实现稳定的高温超滑现象。
[0012]在一些实施例中，在应用润滑介质之前，摩擦副先进行磨合处理。
[0013]在一些实施例中，所述磨合处理采用的介质包括酸溶液或聚合物水溶液中的至少一种；
[0014]优选地，所述酸溶液包括HCl、HNO3、H3PO4或H2SO4中的至少一种；所述酸溶液中的H
+
离子浓度为0.01～0.10mol/l；
[0015]优选地，所述聚合物水溶液中的聚合物包括聚乙烯醇(PVA)、聚乙二醇(PEG)中的至少一种；所述聚乙烯醇的相对分子质量为100～400；所述聚乙二醇的相对分子质量为200～1000；所述聚合物水溶液的质量百分浓度为1～30wt％；
[0016]和/或，所述磨合处理的温度为20～50℃。
[0017]在一些实施例中，所述高温超滑体系的线速度为62.8～1067.6mm/s；和/或，施加载荷为1～8N。
[0018]在一些实施例中，所述高温超滑体系应用于航空高温润滑系统中；所述高温超滑体系的润滑介质作为航空高温润滑系统中机械部件的润滑剂，所述高温超滑体系的摩擦副作为航空高温润滑系统中机械部件的配副材料。
[0019]在一些实施例中，所述高温超滑体系应用于航空轴承和/或密封器件中；所述高温超滑体系的润滑介质作为润滑剂，所述高温超滑体系的摩擦副制成径向滑动轴承和/或密封器件。
附图说明
[0020]图1是本专利技术实施例1的润滑性能。
[0021]图2是本专利技术实施例2的摩擦系数随温度变化图。
[0022]图3是本专利技术实施例2中250℃下的润滑性能。
[0023]图4是本专利技术实施例3和4的平均摩擦系数随转速和载荷的变化图，其中，(a)转速；(b)载荷。
具体实施方式
[0024]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。
[0025]本专利技术实施例的一种高温超滑体系，所述高温超滑体系的润滑介质包括硅油，摩擦副包括陶瓷、钢或聚合物中的至少一种，所述高温超滑是指温度大于200℃。具体地，例如，>200℃，>210℃，>220℃，>230℃，>240℃，>250℃，优选地，>250℃。
[0026]本专利技术实施例的高温超滑体系以本专利技术的硅油为润滑介质，摩擦副包括陶瓷、钢或聚合物，在高温条件下(T>200℃)，平均摩擦系数低至10
‑3量级，实现稳定的高温超滑现象，降低能源损耗，提高运行精确性和稳定性，延长机械零部件的使用寿命。本专利技术实施例中，本专利技术的硅油在不同材料表面实现超润滑的机理不同，但最终均能够实现一个较低的
摩擦系数，在陶瓷、钢或聚合物表面实现高温条件下的超低摩擦磨损。
[0027]在一些实施例中，所述硅油包括甲基硅油或改性硅油中的至少一种；
[0028]所述甲基硅油的分子式为C
6+2n
H
18+6n
O
1+n
Si
2+n
，n指甲基硅油的聚合度，黏度随聚合度变化，所述甲基硅油的黏度为1.0～100000mPa
·
s，具体地，例如，1.0mPa
·
s，10mPa
·
s，60mPa
·
s，100mPa
·
s，1000mPa
·
s，10000mPa
·
s，50000mPa
·
s，100000mPa
·
s；
[0029]所述甲基硅油的分子结构式为：
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高温超滑体系，其特征在于，所述高温超滑体系的润滑介质包括硅油，摩擦副包括陶瓷、钢或聚合物中的至少一种，所述高温超滑是指温度大于200℃。2.根据权利要求1所述的高温超滑体系，其特征在于，所述硅油包括甲基硅油或改性硅油中的至少一种。3.根据权利要求2所述的高温超滑体系，其特征在于，所述改性硅油包括苯甲基硅油、氯苯基硅油或氟苯基硅油中的至少一种。4.根据权利要求1所述的高温超滑体系，其特征在于，所述陶瓷包括Si3N4、ZrO2或Al2O3中的至少一种；所述钢包括GCr15、M50或CSS
‑
42L中的至少一种；所述聚合物包括聚醚醚酮或聚四氟乙烯中的至少一种。5.一种根据权利要求1
‑
4中任一项所述的高温超滑体系在温度大于200℃下的应用。6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，在应用润滑介质之前，摩擦副先进行磨合处理。7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述磨合处理采用的介质包括酸溶液或聚合物水溶液中的至少一种；优选地，所述酸溶液包括HCl、HN...

【专利技术属性】
技术研发人员：田煜，温相丽，白鹏鹏，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：