[發(fā)明專利]一種復合固體潤滑材料及制備方法和應(yīng)用

有效

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• 申請日: 2012-11-23
• 公開（公告）號: CN102942983A
• 公開（公告）日: 2013-02-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 韓勇;馮立明
• 申請（專利權(quán)）人: 韓勇
• 主分類號: C10M169/04
• 分類號: C10M169/04;C10M177/00;C10N30/06;C10N50/08
• 代理公司: 濟南日新專利代理事務(wù)所 37224
• 代理人: 謝省法

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機械行業(yè)潤滑減磨技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種具有納米結(jié)構(gòu)的復合固體潤滑材料；同時還涉及該復合固體潤滑材料的制備方法；另外還涉及該復合固體潤滑材料的應(yīng)用。

背景技術(shù)

摩擦磨損是機械設(shè)備、航天航空等有相對運動或相對運動趨勢的物體間普遍存在的自然現(xiàn)象，據(jù)初步統(tǒng)計，我國每年因磨損造成的損失約占國民生產(chǎn)總值的1%，因此，如何解決減磨潤滑、延長機械部件的使用壽命、降低生產(chǎn)成本，是目前及將來相當長一段時間亟需解決的問題。

目前，解決機械部件間的減磨潤滑，概括起來有三種途徑，一是選擇使用自身硬度、強度高、耐磨性好的結(jié)構(gòu)材料；二是在通用結(jié)構(gòu)材料表面通過熱噴涂、電沉積、化學沉積、激光熔覆等各種表面處理工藝，在基體表面沉積一層硬度高或摩擦系數(shù)小或二者兼具的復合涂鍍層；另一種途徑是在摩擦面間涂覆各種形式的潤滑劑，形成極薄的潤滑膜，起到減磨潤滑作用。第一種方法，由于結(jié)構(gòu)材料的整體性能需要提高，而且結(jié)構(gòu)材料用量大，造成機械設(shè)備成本大幅度提高。表面處理是公認的最節(jié)約材料、最節(jié)省能源的方法，通過薄膜涂鍍層可提高設(shè)備的整體性能，但考慮到磨合面加工精度要求，施工相對復雜。潤滑材料是界面間減磨潤滑的最簡單方法，具有成本低、施工方便等突出優(yōu)點，是機械設(shè)備不可缺少的材料。

根據(jù)潤滑材料的狀態(tài)和特點，潤滑材料可分為氣體潤滑劑、流體(油)、潤滑脂(半固態(tài))、固體潤滑材料等。液態(tài)、半固態(tài)潤滑是傳統(tǒng)的潤滑方式，也是最常用的潤滑方式，主要應(yīng)用于常低溫，高溫時，流動性增強，導致承載能力下降、潤滑性能減弱，甚至失去潤滑作用，而且可能由于流動滲出而造成環(huán)境污染；低溫下，黏度增大，減磨效果降低；真空狀態(tài)下，更難以使用。因此，傳統(tǒng)的潤滑材料難以滿足特殊環(huán)境下抗磨、減磨的要求。對于高溫、真空、高速、重載、干摩擦等的零部件，必須采用固體潤滑材料。

固體潤滑材料主要依靠材料本身或其轉(zhuǎn)移膜的低剪切特性而起到抗磨、減摩作用，包括金屬(基)潤滑材料、無機非金屬(基)潤滑材料和高分子(基)潤滑材料以及組合而成的復合固體潤滑材料。

復合固體潤滑材料綜合了各種潤滑材料的優(yōu)勢，利用組分之間的協(xié)同作用，表現(xiàn)出一些優(yōu)異的性能，在固體潤滑材料中最具潛力和應(yīng)用前景。但目前看，復合固體潤滑材料存在成分復雜、環(huán)保性差、各組元間功能難以協(xié)同等不足，需要不斷研究探索。納米結(jié)構(gòu)材料，由于其小尺寸效應(yīng)，顯示出獨特的抗磨潤滑效果，如何發(fā)揮納米材料的優(yōu)勢，也是復合固體潤滑材料需要重點探討的內(nèi)容。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的之一是提供一種充分利用物料間的協(xié)同作用和納米結(jié)構(gòu)材料的特點，選擇環(huán)境友好型潤滑材料，形成適合于在高溫、高濕、高載環(huán)境下使用、成分簡單、具有突出減磨潤滑效果的復合固體潤滑材料；目的之二是提供該復合固體潤滑材料的制備方法；目的之三是提供該復合固體潤滑材料的用途。

本發(fā)明的目的之一可通過如下技術(shù)措施來實現(xiàn)：

該固體潤滑材料由如下重量份配比的原料組成：

熱塑性聚酰亞胺（PI）????10-25????????????WS₂納米粉體????????3-5

納米α-?Al₂O₃粉體?????????5-8?????????????石墨微粉??????????10-15

云母微粉?????????????????20-30???????????硅烷偶聯(lián)劑???????0.1-0.5?。?

本發(fā)明的目的之一還可通過如下技術(shù)措施來實現(xiàn)：

所述的WS₂納米粉體為30-200nm，所述的納米α-?Al₂O₃粉體為30-300nm，所述的石墨微粉為3-10μm。

本發(fā)明的目的之二可通過如下技術(shù)措施來實現(xiàn)：

采用目的之一所述的原料制備復合固體潤滑材料的方法，該方法按如下步驟進行：

a.取WS₂納米粉體、納米α-?Al₂O₃粉體、石墨微粉、云母微粉和硅烷偶聯(lián)劑混合，放入球磨罐中，加入適量的研磨球，在球磨機上球磨20-23小時，得球磨改性后的粉體；

b.取a步驟經(jīng)球磨改性后的粉體加入到重量濃度為30-50%的熱塑性聚酰亞胺乳液中混合，砂磨5-6小時，得產(chǎn)品。

本發(fā)明的目的之三可通過如下技術(shù)措施來實現(xiàn)：

本發(fā)明制備的復合固體潤滑材料應(yīng)用于刷涂、噴涂或浸涂于機械設(shè)備或其零部件的表面。