一种用于钢-钢摩擦副的复合纳米润滑油的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于钢

【技术实现步骤摘要】
一种用于钢
‑
钢摩擦副的复合纳米润滑油的制备方法


[0001]本专利技术涉高性能润滑油制备领域，具体涉及一种用于钢
‑
钢摩擦副的复合纳米润滑油的制备方法。

技术介绍

[0002]摩擦、磨损和润滑在机械领域扮演着重要的角色。机械零部件面与面之间的摩擦和磨损是能量损失和失效的主要原因。自古以来，人们多以动物脂肪、矿物油、植物油等进行润滑。但随着相关领域的飞速发展，人们对润滑油的性能要求也提出了更高的要求。为了提高机械设备的能效和使用寿命，探索新型添加剂以改善润滑油的摩擦学性能成为了新的研究方向。
[0003]随着纳米材料制备技术的不断进步，纳米级陶瓷颗粒在润滑油摩擦学性能提升方面扮演着越来越重要的角色。纳米润滑油可以沉积在摩擦表面形成致密的反应膜，显著减少摩擦系数。球型纳米陶瓷颗粒可在摩擦过程中起到类似轴承的作用，降低磨痕表面的粗糙度。在运动过程中，纳米陶瓷颗粒与受磨件表面发生化学反应，在摩擦表面形成一层纳米保护层，纳米保护层与一般的表面薄膜相比具有更低的剪切阻力，因此可以减小摩擦，提高承载能力，降低磨损。同时，由于纳米陶瓷颗粒体积小，易富集于摩擦表面的凹陷区域，形成一层平整的润滑膜，因此对磨损表面具有一定的修复作用。常见的纳米润滑油添加剂包括纳米金属单质、纳米氧化物、纳米硫化物、纳米碳材料、纳米稀土化合物和纳米氢氧化物等。但是当前纳米润滑油添加剂的相关研究只是针对一种纳米陶瓷颗粒，针对复合纳米润滑油添加剂的研究报导较少。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，本专利技术提供了一种用于钢
‑
钢摩擦副的复合纳米润滑油的制备方法，此类润滑油能够有效减小钢
‑
钢摩擦副之间的摩擦系数和磨损量。
[0005]本专利技术采取的技术方案如下：
[0006]一种用于钢
‑
钢摩擦副的复合纳米润滑油的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0007](1)复合纳米陶瓷颗粒的制备：
[0008]1a.称取一定量铝粉，钛粉和B4C粉末备用；
[0009]1b.将铝粉、钛粉、B4C粉末放入到球磨机中进行球磨处理得到混合粉末；
[0010]1c.将混合粉末从球磨机中取出，然后用铝箔包覆，再用小型液压机将包好的混合粉末压制成圆柱形压块；
[0011]1d.再使用石墨纸将圆柱形压块包裹好并放入石墨模具中；
[0012]1e.将粉末压块连同石墨模具放入到真空热压烧结炉中，然后抽真空至炉内压力低于10MPa；
[0013]1f.将炉内温度升至900
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920℃，保温10
‑
15min，然后对粉末压块施加轴向压力，随
后关闭加热系统，保持炉内真空，冷却至室温后得到含有复合纳米陶瓷颗粒的中间合金；
[0014]1g.将中间合金加入蒸馏水和盐酸，待反应完全后，使用高速离心机对其进行离心处理，转速为10000
‑
12000rpm，时间为10
‑
15min；
[0015]1h.将离心处理后得到的复合纳米陶瓷颗粒，使用蒸馏水和乙醇进行反复洗涤，最后自然风干；
[0016](2)复合纳米陶瓷颗粒的表面改性；
[0017]2a.将步骤(1)制备的复合纳米陶瓷颗粒加入乙醇中，使用超声波清洗机对混合溶液进行超声分散；
[0018]2b.采用水浴加热法将混合溶液加热至60
‑
65℃，然后向其中加入表面修饰剂，再使用磁力搅拌器搅拌；
[0019]2c.使用去离子水和乙醇反复洗涤，最后自然风干后得到表面改性的复合纳米陶瓷颗粒；
[0020](3)复合纳米润滑油的制备
[0021]3a.将步骤(2)制备的表面改性的复合纳米陶瓷颗粒加入进PAO6基础油中，再向其中加入油酸作为润滑油分散剂；
[0022]3b.使用翻转式振荡器对混合溶液进行机械振荡处理；
[0023]3c.使用超声波分散仪对混合溶液进行强分散处理。
[0024]作为进一步的设置：
[0025]所述步骤(1)中：
[0026]所述的铝粉、钛粉和B4C粉的粒度分别为15μm、20μm和2μm。
[0027]铝粉、钛粉和B4C粉质量比优选为72:18:7。
[0028]将铝粉、钛粉、B4C粉末放入到球磨机中，以60rpm的转速球磨处理24hr，球磨机的正反转变换时间为5
‑
7min。
[0029]采用小型液压机将包好的混合粉末压制成直径为20mm，高为10mm的圆柱形压块。
[0030]将粉末压块连同石墨模具放入到真空热压烧结炉中，然后抽真空至炉内压力低于10Mpa，将炉内温度升至900
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920℃，保温10
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15min，然后对粉末压块施加轴向压力，大小为35MPa，保压时间为50sec；随后关闭加热系统，保持炉内真空，随炉冷却至室温后得到含有复合纳米陶瓷颗粒的中间合金。
[0031]将中间合金放入烧杯中，再加入适量蒸馏水和浓度为36wt％的盐酸，蒸馏水和盐酸的体积比为1:2，待反应完全后，将烧杯中的液体倒入进离心管中，使用高速离心机对其进行离心处理，转速为10000
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12000rpm，时间为10
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15min。
[0032]步骤(2)中：
[0033]将步骤(1)制备的复合纳米陶瓷颗粒加入乙醇中，使用超声波清洗机对混合溶液进行超声分散30min。
[0034]采用水浴加热法将混合溶液加热至60
‑
65℃，然后向其中加入表面修饰剂，再使用磁力搅拌器搅拌30min；所述的表面修饰剂为KH
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560硅烷偶联剂，硅烷偶联剂和复合纳米陶瓷颗粒的质量比为1.5:1。
[0035]步骤(3)中：
[0036]所述复合纳米陶瓷颗粒加入量为为润滑油总重量的1
‑
5wt％，优选为3wt％。
[0037]所述油酸的加入量为润滑油总重量的1
‑
5wt％，优选3wt％。
[0038]所述的复合纳米润滑油中，油酸和复合纳米陶瓷颗粒的质量比为1:1。
[0039]所述的机械振荡处理，转速为30rpm，处理时间为10min；
[0040]所述使用超声波分散仪对混合溶液进行强分散处理，超声波功率为400
‑
450W，处理时间为15
‑
20min。更优选地，强分散处理的一个工作周期包括混合4sec和停止2sec。
[0041]本专利技术的有益效果如下：
[0042]1、本专利技术的一种复合纳米润滑油的制备方法，先通过自蔓延燃烧合成法制备TiC和TiB2复合纳米级陶瓷颗粒，再通过表面改性的方法避免纳米陶瓷颗粒在基础油中发生团聚，再通过添加油酸分散剂、机械振荡处理和超声波强分散等手段进一步提高纳米陶瓷颗粒的分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于钢
‑
钢摩擦副的复合纳米润滑油的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)复合纳米陶瓷颗粒的制备：1a.称取一定量铝粉、钛粉和B4C粉末备用；1b.将铝粉、钛粉、B4C粉末放入到球磨机中进行球磨处理得到混合粉末；1c.将混合粉末从球磨机中取出，然后用铝箔包覆，再用小型液压机将包好的混合粉末压制成圆柱形压块；1d.使用石墨纸将圆柱形压块包裹好并放入石墨模具中；1e.将压块连同石墨模具放入到真空热压烧结炉中，然后抽真空至炉内压力低于10MPa；1f.将炉内温度升至900
‑
920℃，保温10
‑
15min，然后对粉末压块施加轴向压力，随后关闭加热系统，保持炉内真空，冷却至室温后得到含有复合纳米陶瓷颗粒的中间合金；1g.将中间合金加入蒸馏水和盐酸，待反应完全后，使用高速离心机对其进行离心处理，转速为10000
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12000rpm，时间为10
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15min；1h.将离心处理后得到的复合纳米陶瓷颗粒，使用蒸馏水和乙醇进行反复洗涤，最后自然风干；(2)复合纳米陶瓷颗粒的表面改性；2a.将步骤(1)制备的复合纳米陶瓷颗粒加入乙醇中，使用超声波清洗机对混合溶液进行超声分散；2b.采用水浴加热法将混合溶液加热至60
‑
65℃，然后向其中加入表面修饰剂，再使用磁力搅拌器搅拌；2c.使用去离子水和乙醇反复洗涤，然后自然风干后得到表面改性的复合纳米陶瓷颗粒；(3)复合纳米润滑油的制备3a.将步骤(2)制备的表面改性的复合纳米陶瓷颗粒加入PAO6基础油中，再向其中加入油酸作为润滑油分散剂；3b.使用翻转式振荡器对混合溶液进行机械振荡处理；3c.使用超声波分散仪对混合溶液进行强分散处理。2.根据权利要求1所述的一种用于钢
‑
钢摩擦副的复合纳米润滑油的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述的铝粉、钛粉和B4C粉的粒度分别为15μm、20μm和2μm。3.根据权利要求1所述的一种用于钢
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钢摩擦副的复合纳米润滑油的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，铝粉、钛粉和B4C粉质量比为72:18:7。4.根据权利要求1所述的一种用于钢
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钢摩擦副的复合纳米润滑油的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，将铝粉、钛粉、B4C粉末放入到球磨机中，以60rpm的转速球磨处理24hr，球磨机的正反转变换时间为5
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7min。5.根据权利要求1所述的一种用于钢
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钢摩擦副的复合纳米润滑油的制备方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：王丙旭，许泳，邱丰，袁永锋，郭绍义，
申请(专利权)人：浙江理工大学嵊州创新研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：