专利名称：一种常温固化的水基耐高温固体润滑涂料及其制备方法
技术领域：
本发明属于固体润滑制备技术领域，特别涉及一种常温固化的水基耐高温固体润 滑涂料及其制备方法。
背景技术：
固体润滑涂料是借助于粘结剂将固体润滑剂、耐磨添加剂等牢固地粘结在发生相 对运动的摩擦表面上，起耐磨润滑防护作用，其涂覆方式可采用喷涂、刷涂、浸涂等形式将 固体润滑涂料涂覆在摩擦基体表面，经一定温度干燥后固化形成固体润滑干膜。耐高温固 体润滑涂料可以在高温的干摩擦条件下起到固体润滑作用，解决了润滑油、脂、膏不能耐高 温的问题，还具有防腐保护膜作用，同时也用于已被磨损的表面修补或表面防粘防污(垢) 等。广泛应用于冶金、电能、交通、石化、船舶等工业部门的高温摩擦零件。耐高温固体润滑涂料多采用硅酸盐和磷酸盐等无机粘结剂，添加各种辅助材料， 包括固体润滑剂、耐磨添加剂、抗氧剂等，将这种固体润滑涂料通过喷涂、刷涂、浸涂等施工 方法，在摩擦部件表面形成10 200 μ m厚的涂层，经一定温度固化形成固体润滑膜。目前 多见的耐高温固体润滑涂料需要涂装前除锈处理和高温固化成膜，因而具有能耗较大和不 适合现场修复等弊端。
发明内容
本发明目的在于提供常温固化的耐高温固体润滑涂料及其使用方法，克服已有技 术的耐高温固体润滑涂料涂装成本较高和施工较麻烦等弊端。本发明所提供的一种耐高温固体润滑涂料是由固体润滑剂、分散剂、耐磨添加剂、 抗氧化剂以及涂膜粘结基体组成，按重量百分比计，其组成和配比为固体润滑剂10 60 %，分散剂0. 5 5 %，耐磨添加剂2 15 %，抗氧化剂1 3 %，粘结基体35 80 %。固体润滑剂选用石墨、六方氮化硼以及二硫化钨的一种或几种，固体润滑剂颗粒 平均粒径为3 μ m以下。二硫化钨在干燥和真空条件下的润滑性能优越，石墨在空气和潮湿 环境下润滑性能较好，固体润滑剂的复配会产生较好的效果。六方氮化硼在中性还原气氛 中，耐热到2000°C，在氮气和氩中使用温度可达2200°C，在氧气气氛中也可使用至900°C， 可作高温固体润滑剂、挤压抗磨添加剂、生产陶瓷复合材料的添加剂、耐火材料和抗氧化添 加剂。分散剂选用0P-10、span-80, tween-20、聚乙二醇、聚乙烯醇缩甲醛以及聚乙烯醇 缩丁醛等其中的一种或数种。耐磨添加剂选用滑石粉、氧化锌、四氧化三铁、镍锌铜铁氧体、气相二氧化硅、氧化 镁、高铝水泥、蒙脱土、高岭土、氧化锆以及三氧化二钇其中的一种或数种。抗氧化剂选用三氧化二锑或氧化铅。粘结基体以酸性磷酸铝水溶液为主，添加或不添加磷酸二氢锌、磷酸二氢锰、硅酸 钠、硅酸钾其中的一种或数种作为辅助粘结基体。其中酸性磷酸铝可以转化部分铁锈和提高涂膜的防腐蚀性能，提高涂膜的耐水耐盐耐溶剂性能；磷酸二氢锌可以提高涂膜的户外 耐久性；磷酸二氢锰可提高涂膜的耐磨性；硅酸盐可以调结涂膜固化时间和涂膜与底材的 粘结性能。上述常温固化耐高温固体润滑涂料的制备方法具体步骤如下(1)粘结基体的制备称取定量的氢氧化铝粉末，加入对应量的磷酸，控制Al P 摩尔比为1.0 1.4 3，搅拌使其预反应2分钟后，加入一定量的去离子水于，在110°C 170°c加热搅拌反应1小时，即可得半透明的酸性磷酸铝水溶液，添加适量去离子水调节粘 度，再在砂磨分散或球磨分散状态下添加其它的辅助粘结基体即可制成本发明所需的粘结 基体。(2)向搅拌均勻后的粘结基体中依次分别添加分散剂、耐磨添加剂、固体润滑剂、 抗氧化剂，分别经过高速分散和砂磨分散或球磨分散，再经过滤封装即可制得耐高温固体 润滑涂料。该涂料的常温保存期可达80天。上述耐高温固体润滑涂料的使用方法具体步骤如下(1)在涂覆前对于不同材质的底材作相应的前处理。对于金属材质，在除锈和脱脂 之后需要经过磷化或氧化形成化学转化膜。(2)涂覆采用喷涂法或刷涂法，喷涂时压力为0. 20 0. 35MPa,喷嘴与基体材料距 离为20 25cm，刷涂法采用软毛刷。(3)将涂覆耐高温固体润滑涂料的零部件于常温条件下经过20 60min空气中干 燥，即可在基体表面固化形成固体润滑膜。本发明与现有技术相比较，具有如下优点常温固化成膜，制备与涂覆过程均无有 机挥发物，节能环保；以水作为分散介质，成本低廉；制备和实施工艺简单易行，易于配方 调整，通过添加不同的粘结基体提高涂膜的耐磨性、户外耐久性以及耐水耐盐性等；耐磨性 能优良，通过添加耐磨添加剂，提高耐磨性能；使用温度范围较宽，可在常温至800°C高温 条件下发挥作用。本发明尤其适用于金属表面高温工作条件下的润滑耐磨涂覆，如各类发动机的高 温滑动部件、汽缸、活塞环、飞机上的高温滑动件如高压压气机、加力系统和反推力系统、远 程炮的炮膛、金属热加工模具、炼钢机械、热电机械、原子能反应堆的有关部件、耐高温烧蚀 紧固件等。本发明同样可以适用于一般固体润滑涂料的应用场合，如各种机械、汽车零件等 的永久润滑；铁路车辆、船舶等的零件补修；塔吊销轴、桥梁支柱、铁路道岔滑床板、火箭机 器发射装置等的防锈及润滑兼用等。
具体实施例方式实施例1 对于金属材质，在经过除锈和脱脂之后，需要经过磷化形成化学转化 膜，之后在0. 20 0. 35MPa压力下气压喷涂如下配方的耐高温固体润滑涂料并于常温固化 20 60min形成15 30 μ m厚的固体润滑膜，涂膜附着力为1 2级，通过50cm -kg冲击 试验，在载荷为100N、转速为200转/分条件下，采用45#钢作环块摩擦磨损试验，经过初期 磨合之后，磨损量为K = 2.22X10_2g，摩擦系数为μ =0.20，磨耗强度为8.89口!11/細。耐高温固体润滑涂料中以重量计磷酸49份；氢氧化铝11份；石墨10份；六方氮化硼6份； 三氧化二铝12. 7份；0P-10为3份；滑石粉2. 5份；氧化锌2份；三氧化二锑2份；水55份。实施例2 对于金属材质，在经过除锈和脱脂之后，需要经过磷化或氧化形成化学 转化膜，之后在0. 20 0. 35MPa压力下气压喷涂如下配方的耐高温固体润滑涂料并于常温 固化20 60min形成15 30 μ m厚的固体润滑膜，涂膜附着力为1 2级，通过50cm -kg 冲击试验，在载荷为100N、转速为200转/分条件下，采用45#钢作环块摩擦磨损试验，经 过磨合期之后，磨损量为K= 1.47X10_2g，摩擦系数为μ =0.18。磨耗强度为10.36μπι/ km。耐高温固体润滑涂料中以重量计磷酸49份；氢氧化铝14. 3份；石墨12份；二硫化钨 4份；三氧化二铝10. 5份；tween-20为2份；0P-10为1份；滑石粉2. 5份；四氧化三铁1 份；氧化锌5份；氧化铅2份；水50份。实施例3 金属表面在经过除锈和脱脂之后，需要经过磷化或氧化形成化学转化 膜，之后在0. 20 0. 35MPa压力下气压喷涂如下配方的耐高温固体润滑涂料并于常温固化 20 60min形成15 30 μ m厚的固体润滑膜，之后于800°C下烘烤1小时，取出冷却。涂 膜附着力为1 2级，通过50cm · kg冲击试验，在载荷为100N、转速为200转/分条件下， 采用45#钢作环块摩擦磨损试验，经过磨合期之后，磨损量为K = 9. 6 X 10_3g，摩擦系数为 μ =0. 16,磨耗强度为7. 86 μ m/km。耐高温固体润滑涂料中以重量计磷酸49份；氢氧化 铝15. 4份；磷酸二氢锰1. 5份；石墨30份；三氧化二铝9. 8份、0P-10为3份；滑石粉2. 5 份；氧化锌2份；氧化锆2. 7份；三氧化二钇0. 3份；三氧化二锑2份；水46份。实施例4 金属表面在经过除锈和脱脂之后，需要经过磷化或氧化形成化学转化 膜，之后在0. 20 0. 35MPa压力下气压喷涂如下配方的耐高温固体润滑涂料并于常温固化 20 60min形成15 30 μ m厚的固体润滑膜，之后于800°C下烘烤1小时，取出冷却。涂 膜附着力为1 2级，通过50cm · kg冲击试验，在载荷为100N、转速为200转/分条件下， 采用45#钢作环块摩擦磨损试验，经过磨合期之后，磨损量为K= 1. 13X10_2g，摩擦系数为 μ = 0. 17。磨耗强度为13. 80 μ m/km。耐高温固体润滑涂料中以重量计磷酸49份；氢氧 化铝14. 3份；磷酸二氢锌2. 7份；石墨16份；二硫化钨2. 5份；三氧化二铝10. 5份；0P-10 为3份；滑石粉2. 5份；镍锌铜铁氧体1. 5份；三氧化二锑2份；水50份。
权利要求
一种常温固化的水基耐高温固体润滑涂料，其特征在于该固体润滑涂料的组成和重量百分比如下固体润滑剂10～60％，分散剂0.5～5％，耐磨添加剂2～15％，抗氧化剂1～3％，粘结基体35～80％。
2.如权利要求1所述固体润滑涂料的制备方法，其特征在于该制备方法具体如下(1)粘结基体的制备称取定量的氢氧化铝粉末，加入对应量的磷酸，控制Al P摩 尔比为1.0 1.4 3，搅拌使其预反应2分钟后，加入一定量的去离子水于，在110°C 170°C加热搅拌反应1小时，即可得半透明的酸性磷酸铝水溶液，添加适量去离子水调节粘 度，再在砂磨分散或球磨分散状态下添加其它的辅助粘结基体即可制成本发明所需的粘结 基体；(2)向搅拌均勻后的粘结基体中依次分别添加分散剂、耐磨添加剂、固体润滑剂、抗氧 化剂，分别经过高速分散和砂磨分散或球磨分散，再经过滤封装即可制得耐高温固体润滑 涂料。
3.根据权利要求1所述的固体润滑涂料，其特征在于所述的固体润滑剂为石墨、六方 氮化硼以及二硫化钨的一种或几种，固体润滑剂颗粒平均直径为3 μ m以下。
4.根据权利要求1所述的固体润滑涂料，其特征在于所述的抗氧化剂选用三氧化二锑 或氧化铅。
5.根据权利1所述的固体润滑涂料，其特征在于所述的耐磨添加剂选用滑石粉、氧化 锌、四氧化三铁、镍锌铜铁氧体、气相二氧化硅、氧化镁、高铝水泥、蒙脱土、高岭土、氧化锆 以及三氧化二钇其中的一种或数种。
全文摘要
本发明提供一种常温固化的水基耐高温固体润滑涂料及其制备方法，属于固体润滑制备技术领域。该固体润滑涂料是由固体润滑剂、分散剂、耐磨添加剂、抗氧化剂以及粘结基体组成，其组成和重量百分比为固体润滑剂10～60％，分散剂0.5～5％，耐磨添加剂2～15％，抗氧化剂1～3％，粘结基体35～80％，通过常温固化成膜。本发明的耐高温固体润滑涂料不含有机挥发物、制备条件温和，使用温度范围宽，适用于无油润滑常温或高温运动部件的润滑耐磨，可耐800℃高温，尤其适用于金属基材零部件表面高温条件下的润滑耐磨涂覆。
文档编号C10N30/12GK101906347SQ20101025158
公开日2010年12月8日 申请日期2010年8月5日 优先权日2010年8月5日
发明者乔红斌, 刘玉花, 古绪鹏, 夏爱林, 宋志健, 杨建国, 陈翔 申请人:安徽工业大学