专利名称：一种添加无机氟酸盐类固体润滑剂产品的耐磨润滑油的制作方法
技术领域：
本发明属于机械用耐磨润滑油介质的制备领域。更适用于汽车行业所使用的耐磨润滑油及该油无机氟酸盐类固体润滑添加剂产品的制备。
背景技术：
润滑油(脂)在机械运行中是不可缺少的组成部分，根据摩擦零件的工作条件和润滑油(脂)在摩擦表面所起的作用，机械零件的润滑一般可分为两种类型流体润滑及边界润滑。在流体润滑状态下，降低润滑油粘度就可以降低摩擦能量损失，但在边界润滑条件下，降低摩擦最有效途径是选择恰当地润滑添加剂-极压抗磨剂和摩擦改进剂。
传统的减摩、抗磨剂可分为两类一类为油溶性有机化合物(包括有机金属化合物)，另一类为非油溶的固体润滑添加剂型。油溶性有机化合物包括常用的分子中含硫、磷、氯等活性元素如以硫化烯烃、磷酸酯和氯化石蜡为代表的极压抗磨剂、有机物分子中不含活性元素的极压抗磨剂如近年发展起来的有机硼以及由二聚酸和醇组成的一种复合剂；有机金属化合物包括单纯的有机金属化合物如环烷酸铅、以二烷基二硫代磷酸锌为代表的含活性元素的有机金属化合物与油溶性有机钼等。油溶性有机化合物在其溶解度范围内可均匀地与润滑油(脂)混合，有效改善润滑油(脂)的品质。但是油溶性有机化合物在较高温度时易分解消耗，承载能力低，并还可能对有色金属(银、锡)的轴承有腐蚀作用。合成这些有机化合物添加剂时还易造成环境污染，使其发展受到一定的限制。此外，含有活性元素的有机化合物作润滑添加剂时，硫、磷、氯是起润滑作用的关键元素，而含硫、磷、氯的油基减摩、抗磨剂不仅对人体有害，而且也污染环境，如磷元素能使汽车所安装的催化转化器中毒，从而影响汽车的排放；不含活性元素的抗磨剂如有机硼添加剂很容易因水解而丧失润滑功能等。此外，随着世界各国对环保要求的提高，一些性能较好的有机金属化合物，如环烷酸铅等也被划入淘汰的行列。而固体润滑添加剂，如MoS2、石墨、PTFE、陶瓷及一些金属粉体，可在超高真空、超低温、强氧化或还原、强辐射、高温、高负荷等条件下能有润滑效果，但这些固体润滑添加剂由于颗粒较大、在润滑油(脂)中分散的不稳定及与油品兼溶性差等原因，使其真正达到预期的作用则存在着较多的技术困难。
发明目的与
发明内容
本发明的目的是提出一种成份设计合理，抗磨、减摩性能及使用效果均好，而且还具有无腐蚀和很好环境保护作用的添加无机氟酸盐类固体润滑剂产品的耐磨润滑油。
根据本发明目的可看出，本发明主要是以克服现有技术中所添加的固体润滑剂与油品兼溶性差的弊病，并消除污染环境的石墨与金属等元素，本发明是采用超细(微米--纳米)无机氟酸盐类的固体颗粒制备出一种耐磨.环保型的润滑油添加剂。因此本发明所要解决问题的基本原理依据如下；由本发明所提出的添加无机氟酸盐类超细固体润滑添加剂是将超细的(微米---纳米)无机氟酸盐类以及他们的氧化物、氮化物、碳化物颗粒通过搅拌或球磨的工艺，将上述粉粒均匀地分散于载体油中而形成稳定的悬浮体系。当把少量超细无机氟酸盐类润滑添加剂加入普通润滑油(脂)中，由于这些超细固体颗粒的粒度很小，极易进入工作中的机械摩擦表面，这些粒子如同“球轴承”，微观上将滑动摩擦转变为滚动摩擦，这样可以大大降低摩擦阻力。超细无机氟酸盐类颗粒的体积效应和表面效应，使其具有较高的吸附能力、高的扩散性和易烧结等特性。如果当油膜变薄，在摩擦副间的凸起部分相互接触时，超细无机氟酸盐类润滑添加剂颗粒就会在摩擦副间形成一层边界润滑油膜，并发生原位摩擦化学反应形成一层扩散层，减少了摩擦副间直接的接触频率，起到减摩抗磨作用。另外在本发明的耐磨润滑油中，由于超细无机氟酸盐类润滑添加剂颗粒是以类似胶体的形式分散于油(脂)中，所以当润滑油在使用(如强挤压等)期间误漏掉使油脂失去，而附着在摩擦表面上的超细颗粒在无润滑载体油的一段时间内仍能起到润滑作用。因此本发明所提出的是一种添加无机氟酸盐类固体润滑剂产品的耐磨润滑油，其特征在于该耐磨润滑油是由无机氟酸盐类固体润滑剂产品与载液润滑介质组成的成份(重量％)为无机氟酸盐类固体润滑剂产品的添加量为0.5％-10％；润滑油加入量为90％-99.5％；其中在无机氟酸盐类固体润滑剂产品中，无机氟酸盐类固体润滑添加剂含量为1％-25％；载液润滑介质含量为75％-99％；在所添加的无机氟酸盐类固体润滑添加剂中，无机氟酸盐类固体润滑剂、分散剂和其他盐类的含量分别(重量％)为无机氟酸盐类固体润滑剂粉末—1％-24.5％；分散剂-0.5％-1.5％；其他盐类≥5％；载液润滑介质中应为载液润滑油与载液润滑脂中的任意一种，其中载液润滑油与载液润滑脂的含量分别(重量％)为载液润滑油85％-99％；载液润滑脂75％-99％。在本发明添加无机氟酸盐类固体润滑剂产品的耐磨润滑油中，其他特征还有是在无机氟酸盐类添加剂中应包括氟硼酸盐、氟锆酸盐、氟钛酸盐、氟硅酸盐、氟硅酸锌、中的任意一种，或两种和两种以上的无机氟酸盐类所组成。分散剂包括有(1)长链多氨基酰胺、(2)高分子酸脂的盐、(3)长链多氨基酰胺磷酸盐、(4)高分子聚羧酸盐、(5)甘油脂肪酰二己醇中的任意一种。在上述无机氟酸盐类固体润滑添加剂中的任意一种与其他盐类中氟硼酸铯、氟铝酸钠、氟化锶盐类中任意一种的混合物之和所组成。载液润滑油为矿物油、PAO和二脂中的任意一种润滑油或是它们的混合油。在本发明的添加无机氟酸盐类固体润滑剂产品耐磨润滑油中的其他特征还有是无机氟酸盐类添加剂的粉末粒度应在30nm-800nm范围内。
由本发明所提出的一种添加无机氟酸盐类固体润滑剂产品的耐磨润滑油，其制备方法可通过该工艺流程附图看出(见附图)，首先是要对具有优良抗磨、减摩性能的无机氟酸盐类粉体的筛选与制备，而后将超细粉体、分散剂(及表面活性剂)通过搅拌或球磨加入载液油中，最后经液流粉碎、离心过滤及性能检测，即可获得添加超细无机氟酸盐类固体润滑剂的耐磨润滑油成品。在以上工艺中超细无机氟酸盐类固体粉体，可采用化学沉积法、水解法、喷雾干燥法制备。超细无机氟酸盐类粉体包括有氟硼酸盐、氟锆酸盐、氟钛酸盐及氟硅酸盐中的任意一种，以及含他们的混合物，约占添加剂总重量的5％～25％；载液可以是矿物油、合成油(如聚α烯烃PAO)、二酯中的任意一种或它们的混合物。分散剂可以采用长链多氨基酰胺和高分子酸酯的盐、长链多氨基酰胺磷酸盐、高分子聚羧酸盐、甘油脂肪酸磷酸或脂肪酰二乙醇胺等中的任意一种。
采用本发明的添加无机氟酸盐类固体润滑剂产品耐磨润滑油与现有技术相比较具有成份设计合理，抗磨、减摩性能及使用效果均好，而且还具有无腐蚀和很好环境保护作用的，同时还具有更强的稳定性，其良好的导热性也可保证在高速运转时机械不会产生过热，并能与低粘度油匹配，在高负载和振动的条件下仍能保持润滑膜的存在，特别适合在重载、高(低)速、高(低)温及振动条件下工作。此外，由于超细颗粒是以类似胶体的形式分散于油(脂)中，所以当润滑油漏掉或由于某种原因(如强挤压等)使油脂失去，沉降在摩擦表面上的超细颗粒在相当长的时间内仍能起到润滑作用。更重要的是本产品色泽洁白，不含任何重金属、硫、磷及有毒化学物质，不污染环境。
在本发明说明书中所述附图为添加无机氟酸盐类固体润滑剂产品的耐磨润滑油制备工艺流程图，在附图中1.为无机氟酸盐类；2.分散剂；3.为载液；4.半成品；5.为耐磨润滑油，工艺流程中的A.为搅拌或球磨；B.为液流粉碎；C.为离心过滤和性能检测。
实施例根据本发明的添加无机氟酸盐类固体润滑剂产品的耐磨润滑油成份范围，我们一共做了8种成份含量的试验，为了对比方便，我们同时也列举两种的现有技术中的耐磨润滑油，其对比成份、对比试验条件和结果及理化分析等内容均列入对比表中。在表中序号1-8为本发明成份的耐磨润滑油，序号9、10为对比耐磨润滑油。在表1中油样序号1、2、3、4、5、6、7、8分别是按不同的成份含量比例制备成无机氟酸盐类润滑添加剂产品，并按5％的比例添加在SE15W/40机油中，并进行摩擦、磨损的对比实验(见表2)；序号9的对比油样为添加5％美国特耐磨引擎镀铜添加剂(微米级)的SE15W/40机油；序号10为普通的SE15W/40机油；对比试验的摩擦系数是在载荷值为120kgf和滴油润滑条件下所测；延续时间为在载荷值120kgf，润滑10分钟后，断油延续10分钟的条件下所测。表1、本发明实施例无机氟酸盐类固体润滑剂产品的成份及制备工艺比较表
注序号9、10均为对比例油样，其中序号9为SE15W/40+5％美国特耐磨，序号10为SE15W/40。表2.不同超细无机盐类润滑添加剂产品的摩擦、磨损对比实验
表3.超细无机氟酸盐类固体润滑添加剂理化分析报告
注1#为某SE15W/40机油；2#为表2中1号油样。表4 不同耐磨润滑油在温度75℃和100℃时的摩擦、磨损对比实验
注另按GB/T5096标准，对以上1、2、3、4号油样做铜片腐蚀，其结果为铜片腐蚀(100℃，3h)均为1a级。
从表2可以看出，在普通的SE15W/40润滑油中加入5％的超细无机氟酸盐类固体润滑剂产品后，其耐磨润滑油抗磨能力大幅度提高，润滑油的油膜破裂强度PB值由原来的98.5kgf提高到99～106kgf，磨损值d30120由2.283mm下降到1.9mm以下，加入1号的无机氟酸盐类固体润滑剂产品后磨损值甚至仅有1.074mm，而此时添加其他金属添加剂(对比例油样序号9)的磨损值为2.203mm；在载荷值为120Kgf，润滑10分钟后、断油延续10分钟的条件下，普通润滑油(SE15W/40机油)的延续时间约为6分钟，而添加5％的无机氟酸盐类固体润滑剂产品的耐磨润滑油，就同一机油延续时间一般都在15分钟以上，最高可达67分钟以上。
实施例表格说明在上述实施例的各表分别为表1.本发明实施例无机氟酸盐类固体润滑剂产品的成份及制备工艺对照表；表2.本发明实施例对于不同超细无机盐类润滑添加剂摩擦、磨损对比实验；表3.超细无机氟酸盐类固体润滑添加剂理化分析报告；表4.不同耐磨润滑油在温度75℃和100℃时的摩擦、磨损对比实验。
权利要求
1.一种添加无机氟酸盐类固体润滑剂产品的耐磨润滑油，其特征在于该耐磨润滑油是由无机氟酸盐类固体润滑添加剂产品与载液润滑介质组成的成份(重量％)为0.5％-10％；润滑油加入量为90％-99.5％。
2.根据权利要求1所述耐磨润滑油，其特征在于无机氟酸盐类固体润滑剂的产品中，无机氟酸盐类固体润滑添加剂含量(重量％)为1％-25％；载液润滑介质含量为75％-99％。
3.根据权利要求1、2所述耐磨润滑油，其特征是在所添加的无机氟酸盐类固体润滑添加剂中，无机氟酸盐类固体润滑剂、分散剂和其他盐类的含量分别(重量％)为a、无机氟酸盐类固体润滑剂粉末-1％-24.5％；b、分散剂-0.5％-1.5％；c、其他盐类≥5％。
4.根据权利要求1、2所述耐磨润滑油，其特征在于载液润滑介质中应为载液润滑油与载液润滑脂中的任意一种，其中载液润滑油与载液润滑脂的含量分别(重量％)为d、载液润滑油为85％-99％；e、载液润滑脂为75％-99％。
5.根据权利要求1、2、3所述耐磨润滑油，其特征是在所添加的无机氟酸盐类固体润滑剂中应包括氟硼酸盐、氟锆酸盐、氟钛酸盐、氟硅酸盐、氟硅酸锌、中的任意一种无机氟酸盐类所组成。
6.根据权利要求1、2、3所述耐磨润滑油，其特征是在所添加的无机氟酸盐类固体润滑剂中应包括氟硼酸盐、氟锆酸盐、氟钛酸盐、氟硅酸盐、氟硅酸锌、中的两种和两种以上的无机氟酸盐类所组合而成。
7.根据权利要求1、2、3所述耐磨润滑油，其特征是在所添加的无机氟酸盐类固体润滑剂中，分散剂包括有长链多氨基酰胺、高分子酸脂的盐、长链多氨基酰胺磷酸盐、高分子聚羧酸盐、甘油脂肪酰二己醇中的任意-种。
8.根据权利要求1、2、3所述耐磨润滑油，其特征是在所添加的无机氟酸盐类固体润滑剂中，在上述无机氟酸盐类中的任意一种与其他盐类中氟硼酸铯、氟铝酸钠、氟化锶盐类中任意一种的混合物之和所组成。
9.根据权利要求1、2、4所述耐磨润滑油，其特征在于载液润滑油为矿物油、PAO和二脂中的任意一种润滑油和它们的混合油。
10.根据权利要求1、2、3、5、6、7、8所述耐磨润滑油，其特征是在添加的无机氟酸盐类固体润滑剂粉末粒度应在30nm-800nm范围内。
全文摘要
本发明属于机械用耐磨润滑油介质的制备领域。更适用于汽车行业所使用的耐磨润滑油及该油无机氟酸盐类固体润滑添加剂产品的制备。该产品的特征在于耐磨润滑油是由无机氟酸盐类固体润滑剂产品与载液润滑介质组成的成分分别为0.5％－10％；90％－995％。在该产品中无机氟酸盐类固体润滑添加剂为1％－25％；载液润滑介质含量为75％－99％。采用本发明的耐磨润滑油与现有技术相比较具有成分设计合理，抗磨、减摩性能及使用效果均好，而且还具有无腐蚀和很好环境保护作用的。
文档编号C10M125/18GK1405285SQ0212084
公开日2003年3月26日 申请日期2002年6月5日 优先权日2002年6月5日
发明者柳学全, 李红云, 关荣贵, 相樟祥, 张晋远, 柳春兰 申请人:钢铁研究总院