专利名称：一种纳米级润滑油添加剂及其应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种新型纳米材料，特别是涉及一种用于制备纳米级润滑 油添加剂的新型纳米材料，本发明还涉及该纳米材料的应用。技术背景摩擦磨损是摩擦副中存在的必然现象，摩擦损失了世界约三分之一的 一次能源，磨损则是造成材料与设备破坏和失效的三种最主要的形式之一。润滑油的作用 是防止接触件在相互运动时发生表面粗糙体的接触。但由于摩擦运动过程中环境因素变化 (如温度、压力等)对液体的物理性质影响很大，难以在摩擦面上维持液膜的承载能力，从 而使粗糙表面微突体接触，磨擦面的摩擦系数增加，使金属表面产生磨损。为了弥补液体润 滑油的缺陷，通常采用添加润滑剂的方法提高润滑油的润滑性能和抗磨性能。如添加多种 有机或无机混合物、液态或者固态的添加剂，它能够通过物理、化学吸附或化学反应等形成 一层固液膜，提高其承载能力，降低磨擦面的摩擦系数。然而，传统的润滑油添加剂虽能改 善摩擦，但也会产生一些副作用，如由于化合物性能不稳定，在使用过程中遇水产生酸，摩 擦表面环境和条件超出化合物的允许范围，化合物可能产生化学变化，形成对润滑不利的 物质，破坏润滑。层片状结构的固体润滑剂1)(2在金属表面易产生堆积，造成摩擦增大，而 且在高温下容易氧化，丧失易剪切润滑的层状结构。以MA2为例，由于其晶体边缘的不饱和 悬挂键具有很大的化学活性，在摩擦过程中容易被粘附到金属表面或者被氧化，导致摩擦 学性能急剧下降，这种现象在潮湿气氛中尤为突出。因此在真空润滑以及电接触润滑领域 中无法使用，也不能满足目前高技术和高选择性的需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种纳米级润滑油添加剂，本发明的另一个目 的是该添加剂的应用，主要是为了解决传统润滑油添加剂存在的性能不稳定，摩擦表面环 境和条件受限制，易形成对润滑不利的物质破坏润滑，而层片状结构的固体润滑剂会在金 属表面产生堆积，造成摩擦增大，且在高温下易氧化的问题。从而提高润滑油(脂)的性能、 减小部件摩擦磨损，延长部件使用寿命，降低使用成本、减少润滑产品对环境带来的危害， 拓宽目前润滑油脂的应用领域，满足目前高技术和高选择性的需求。本发明是以纯金属铌粉(Nb)和硒粉(Se)为原材料，采用固相反应法经混合球磨、 压片、煅烧工艺制备出平均直径低于50nm的Nbk2纳米材料，将该纳米材料作为润滑油添 加剂添加到工业润滑基础油中，经过超声分散，可得到一种具有抗载荷和自修复性能好的 工业润滑油。本发明由于采取铌粉和硒粉制备的纳米材料是由极细晶粒组成，尺寸在纳米量级 (1 IOOnm)的粒子，材料精细化后，由于极细的晶粒，大量处于晶界和晶粒内缺陷的中心 原子及其纳米材料本身具有量子尺寸效应、小尺寸效应、表面界面效应、宏观量子效应以及 低熔点等特性，在摩擦表面以纳米颗粒或者纳米膜的形式存在，使其在润滑与磨擦学方面 具有特殊的降摩减磨及相当高的承载能力。并具极高的扩散能力和自扩散能力(比体相材 料高十几个数量级)，极易在金属表面形成具有极佳抗磨性能的渗透层和扩散层，充分表现 出“原位摩擦化学效应”。研究表明纳米粒子作润滑油添加剂能明显提高基础油的摩擦学性 能，该纳米材料即纳米级润滑油添加剂的这一性能，在解决在抗磨(AW)和极压(EP)添加剂 分子设计长期依赖P、Cl等活性元素的状况，在解决对机体金属造成的腐蚀和带来的环境问题方面展示了美好的应用前景。本发明的另一突出特点是NbSe2在真空中的蒸发率小， 并具有良好的耐热性，高温下不易氧化，可以作为真空润滑剂和电接触润滑材料。本发明的 纳米级润滑油添加剂可应用到工业基础油中，使其具有更为优异的耐高温、耐腐蚀的使用 性能，可以显著降低摩擦，减轻机器的腐蚀，对于设备或零部件具有无污染的原位动态保护 与修复作用，有效提高机器、设备或零部件的使用寿命，解决因摩擦磨损、润滑养护或维修 引起的各种难题。克服了传统润滑油添加剂所存在的不稳定等缺陷。还具有材料新组分少、 制备工艺简单、成本低产率高、既经济又实用、适宜推广应用等优点。
具体实施例方式本发明的纳米级润滑油添加剂是以高纯金属铌粉(Nb)和硒粉 (Se)为原材料，按铌粉与硒粉所占比例为摩尔比1 3混合，在氩气保护下装入球磨机中， 在行星式高能球磨机中混合球磨10h，取出混合粉末，在万能压片机上90N压力下压成直径 为8mm的扁圆柱状压片，然后放入CVD管式炉中，在氩气保护下，以15°C /min的升温速率进 行煅烧，升温至700°C，保温池，得到平均直径低于50nm的灰黑色Nbk2纳米粉末即本发明 的纳米级润滑油添加剂。将本发明5%，微乳化表面活性剂10%、工业基础油85%混合，经过超声分散5h， 最后得到均勻稳定的含有纳米级添加剂的工业润滑油。经实验表明本发明的纳米级润滑 油添加剂在工业润滑油的应用，对润滑养护机器设备、减轻机械腐蚀、降低机械摩擦磨损、 设备原位动态保护与修复、有效提高机器设备或零部件的使用寿命以及真空润滑、电接触 润滑方面具有良好的应用效果。
权利要求
1.一种纳米级润滑油添加剂，其特征在于该添加剂是以纯铌粉和硒粉为原材料，采 用固相反应法经混合球磨、压片、煅烧工艺制备出平均直径低于50nm的Nbk2纳米材料。
2.根据权利要求1所述的纳米级润滑油添加剂，其特征在于混合球磨是将铌粉和硒 粉按摩尔比1 3混合，在氩气保护下装入球磨机，在行星式高能球磨机中混合球磨10h。
3.根据权利要求1所述的纳米级润滑油添加剂，其特征在于所述的压片是在万能压 片机上90N压力下压成直径为8mm的扁圆柱状压片。
4.根据权利要求1所述的纳米级润滑油添加剂，其特征在于所述的煅烧是将压片放 入CVD管式炉中，在氩气保护下，以15°C /min的升温速率，升温至700°C，保温浊，得到灰黑 色Nbk2纳米粉末即为本发明的添加剂。
5.根据权利要求1所述的纳米级润滑油添加剂，其特征在于该添加剂可在润滑养护 机器设备、减轻机械摩擦磨损、降低机器设备或零部件的腐蚀、设备原位动态保护与修复以 及真空润滑、电接触润滑方面的应用。
全文摘要
本发明公开了一种纳米级润滑油添加剂及其应用，该添加剂是以纯铌粉和硒粉为原料，采用固相反应法经混合球磨、压片、煅烧工艺制得NbSe2纳米材料。NbSe2在真空中的蒸发率小，具有良好的耐热性，可作为真空润滑和电接触润滑材料。将该纳米材料作为润滑油添加剂，经过超声分散，得到一种具有稳定性好、抗载荷和自修复性强的工业润滑油。该添加剂可应用到各种工业润滑油中，具有优异的耐高温、耐腐蚀的使用性能，显著降低摩擦，减轻机器的腐蚀，对于设备或零部件具有无污染的原位动态保护与修复作用，有效延长机器、设备或零部件的使用寿命，还具有材料新组分少、制备工艺简单、成本低产率高、既经济又实用、适宜推广应用等优点。
文档编号C10N30/12GK102093924SQ20091021804
公开日2011年6月15日 申请日期2009年12月9日 优先权日2009年12月9日
发明者刘艳清, 张永军, 李丹, 杨景海, 杨男男, 高铭 申请人:吉林师范大学