专利名称：电主轴使用的纳米润滑油制备方法
技术领域：
本发明属于润滑油技术领域，尤其是适合于高速运转条件下、延长电主轴使用寿命、降低轴承噪音与温升的一种电主轴使用的纳米润滑油制备方法。
背景技术：
目前机床电主轴使用的润滑油主要由汽轮机油构成，最常见的为N32基础油，其运动粘度范围在28. 8 35. 2mm2/So随着机床电主轴转速的不断提高，当其转速超过50000r/min时，所使用N32基础油润滑，电主轴的噪音、振动和温升达不到理想效果。90年代国际上兴起的纳米科学技术被认为是面向21世纪的新科技，纳米材料润滑就是一种可以经济地进行轴承滚动表面改性的新技术。目前纳米润滑油主要用于高档汽车发动机，针对高速机床电主轴使用的润滑油较少，市面上针对高档汽车使用的纳米润滑油不适合用于高速电主轴，存在以下几个原因
第一、电主轴使用的轴承主要为滚动摩擦，低负荷，而发动机的曲轴和凸轮轴主要是滑动摩擦，高负荷。第二、电主轴使用的轴承其转速较高，而发动机曲轴和凸轮轴的运动速度较低。轴承在高转速下，容易形成高温高压，这与汽车发动机的润滑环境不同。第三、电主轴使用的轴承主要采用油雾润滑，它以压缩空气为动力，通过油雾器将油液雾化并混入空气流中，油耗比较高，而纳米润滑油价格较为昂贵，不适于用在电主轴中。纳米润滑油中使用的添加剂主要有以下两类
一类是纳米软金属类如铜、锡、镍、锌、铅、秘、铝、银等，如已公开的专利200810200258、 03109198、200610002893、02128866。另一类是纳米氧化物类如氧化铝、氧化锡，氧化钦、氧化硅、氧化锌等，如已公开的专利 101126047,101148628 ο纳米软金属类添加剂的优点是莫氏硬度小，摩擦系数小，能够较好的自修复、填充摩擦副表面的微坑和损伤部位，起修复作用，形成一层具有抗磨作用的保护膜。其缺点是高温情况下纳米铜易氧化及团聚，氧化、团聚后会在表面形成微型小丘。纳米氧化物类添加剂的优点是莫氏硬度较大，粒径较小，可以认为近似球形，在摩擦副间可像滚珠一样自由滚动，起到微轴承作用，对摩擦表面进行抛光和强化作用，并支撑负荷，使承载能力提高，减小摩擦阻力，降低摩擦因数，从而提高了摩擦表面的润滑性能。 其缺点是自修复能力差，添加量太多会增大摩擦系数，影响润滑效果。将纳米软金属类和纳米氧化物类共同应用在纳米润滑油中至今未见报道，尤其是用于高速电主轴的纳米润滑油也未见报道
发明内容
本发明的目的是提供一种机床高速电主轴专用复合纳米润滑油，以解决目前使用的N32基础油在高速下减摩抗磨性能达不到理想使用效果的问题，降低高速轴承的磨损， 提高轴承的使用寿命，降低轴承温升与噪音。为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案
一种电主轴使用的纳米润滑油制备方法，该制备方法中的纳米润滑油包括纳米铜、纳米氧化铝、分散剂、抗氧剂和N32基础油，其中纳米铜的平均粒径要求是20nm左右，纳米氧化铝的平均粒径要求是30nm左右，纳米润滑油按重量份配比如下
N32基础油9900 9940克，纳米铜30 70克，纳米氧化铝20 30克，分散剂5 20克，抗氧剂5 20克；
上述分散剂是T161高分子量聚异丁烯丁二酰亚胺； 上述抗氧剂是T502A ；
先将N32基础油加热到40 50°C范围，然后在加热的N32基础油中加入分散剂和抗氧剂并用玻璃棒进行搅拌，搅拌均勻后倒入磁力搅拌机中再加入纳米铜和纳米氧化铝，当磁力搅拌机搅拌30min后进行超声波分散60min，超声分散冷却后形成电主轴使用的纳米润滑油。由于采用如上所述技术方案，本发明具有如下优点
1、本发明的纳米润滑油制备方法简单实用，制备成本低。2、该纳米润滑油与N32基础油相比，经四球摩擦实验证明摩擦系数降低60-80%， 磨斑直径明显变小。3、磨斑表面存有一层润滑膜并具有良好的自修复功能与清净功效，可提升高速电主轴的减摩、抗磨效果。4、该纳米润滑油与N32基础油相比，经高速电主轴实际运行检测证明，噪音值、振动值与温升值明显降低。
具体实施例方式本发明是一种电主轴使用的纳米润滑油制备方法。本发明制备方法中的纳米润滑油包括纳米铜、纳米氧化铝、分散剂、抗氧剂和N32 基础油。上述纳米铜是一种紫褐色粉末，该粉末呈球形，比表面积经检测要求达到25m2/ g，纳米铜的平均粒径要求是20nm左右。上述纳米氧化铝是一种白色粉末，该白色粉末属Y相，比表面积经检测要求达到 180m2/g,纳米氧化铝的平均粒径要求是30nm。本发明纳米润滑油按重量份配比如下
N32基础油9900 9940克，纳米铜30 70克，纳米氧化铝20 30克，分散剂5 20克，抗氧剂5 20克。上述配比是万份重量配比，上述配比可以整倍数扩大或缩小，其中的纳米铜、纳米氧化铝、分散剂和抗氧剂可以合称为复合纳米添加剂。上述分散剂是T161高分子量聚异丁烯丁二酰亚胺，其密度在20°C时为920kg/m3、 闪点为180°C，运动粘度在100°C时要求达到350mm2/s。
上述抗氧剂是T502A，T502A的化学名为2，6_ 二叔丁基苯酚，其含量彡75%，其它组分为同类屏蔽酚抗氧剂。T502A是一种浅黄色液体，油溶性良好，闪点不低于96°C。本发明纳米润滑油在上述配比下的制备方法如下
先将N32基础油加热到40 50°C范围，然后在加热的N32基础油中加入分散剂和抗氧剂并用玻璃棒进行搅拌，搅拌均勻后倒入磁力搅拌机中再加入纳米铜和纳米氧化铝，当磁力搅拌机搅拌30min后进行超声波分散60min，超声分散冷却后形成电主轴使用的纳米润滑油。在40 50°C范围内，超声波分散可以达到超声空化效果，超声空化时产生的局部高温、高压或强冲击波，能够大幅弱化纳米粒子间的纳米作用能，有效地防止纳米粒子团聚而使之充分分散在N32基础油中。将纳米铜和纳米氧化铝分别添加到本发明的纳米润滑油中，既保持了背景技术中纳米软金属类和纳米氧化物类的优点，也彻底避免了纳米软金属类和纳米氧化物类的缺点，经四球摩擦实验证明
摩擦系数降低60-80% ；
磨斑直径明显变小；
摩擦表面形成了一层复合润滑膜。经表面元素分析表明摩擦表面含有一定量的Cu元素，Al元素，这对降低电主轴在高速状态下的磨损是非常有利的。试验结果证明在相同条件下，对比该纳米润滑油与N32润滑油对高速电主轴性能的影响，其转速越高，含有复合纳米添加剂的N32基础油润滑效果越好，当主轴转速为 60000rpm时，含有复合纳米添加剂的N32基础油比纯N32基础油噪音降低3. 1DB，温升降低 2. 8°C，振动速度有效值降低0. 12mm/s。实施例1
取纳米铜30g，纳米氧化铝30克，T502A或金属减活剂20克，T161高分子量聚异丁烯丁二酰亚胺无灰分散剂20g，N32基础油9900g。先将N32基础油加热到50°C，然后在加热的N32基础油中加入分散剂和抗氧剂并用玻璃棒进行搅拌，搅拌均勻后倒入磁力搅拌机中再加入纳米铜和纳米氧化铝，当磁力搅拌机搅拌30min后进行超声波分散60min，超声分散冷却后形成电主轴使用的纳米润滑油。实施例2
取纳米铜30g，纳米氧化铝20克，T502A 5克，T161高分子量聚异丁烯丁二酰亚胺无灰分散剂5g，N32基础油9940g。先将N32基础油加热到45°C，然后在加热的N32基础油中加入分散剂和抗氧剂并用玻璃棒进行搅拌，搅拌均勻后倒入磁力搅拌机中再加入纳米铜和纳米氧化铝，当磁力搅拌机搅拌30min后进行超声波分散60min，超声分散冷却后形成电主轴使用的纳米润滑油。实施例3
取纳米铜50g，纳米氧化铝25克，T502A 5克，T161高分子量聚异丁烯丁二酰亚胺无灰分散剂5g，N32基础油9915g。先将N32基础油加热到50°C，然后在加热的N32基础油中加入分散剂和抗氧剂并用玻璃棒进行搅拌，搅拌均勻后倒入磁力搅拌机中再加入纳米铜和纳米氧化铝，当磁力搅拌机搅拌30min后进行超声波分散60min，超声分散冷却后形成电主轴使用的纳米润滑油。
实施例4
取纳米铜70g，纳米氧化铝20克，T502A 5克，T161高分子量聚异丁烯丁二酰亚胺无灰分散剂5g，N32基础油9000g。先将N32基础油加热到45°C，然后在加热的N32基础油中加入分散剂和抗氧剂并用玻璃棒进行搅拌，搅拌均勻后倒入磁力搅拌机中再加入纳米铜和纳米氧化铝，当磁力搅拌机搅拌30min后进行超声波分散60min，超声分散冷却后形成电主轴使用的纳米润滑油。为了公开本发明的目的而在本文中选用的实施例，当前认为是适宜的，但是应了解的是，本发明旨在包括一切属于本构思和本发明范围内的实施例的所有变化和改进。
权利要求
1. 一种电主轴使用的纳米润滑油制备方法，该制备方法中的纳米润滑油包括纳米铜、 纳米氧化铝、分散剂、抗氧剂和N32基础油，其中纳米铜的平均粒径要求是20nm左右，纳米氧化铝的平均粒径要求是30nm左右，其特征是纳米润滑油按重量份配比如下N32基础油9900 9940克，纳米铜30 70克，纳米氧化铝20 30克，分散剂5 20克，抗氧剂5 20克；上述分散剂是T161高分子量聚异丁烯丁二酰亚胺； 上述抗氧剂是T502A ；先将N32基础油加热到40 50°C范围，然后在加热的N32基础油中加入分散剂和抗氧剂并用玻璃棒进行搅拌，搅拌均勻后倒入磁力搅拌机中再加入纳米铜和纳米氧化铝，当磁力搅拌机搅拌30min后进行超声波分散60min，超声分散冷却后形成电主轴使用的纳米润滑油。
全文摘要
一种电主轴使用的纳米润滑油制备方法，纳米润滑油包括纳米铜、纳米氧化铝、分散剂、抗氧剂和N32基础油，将N32基础油加热到40～50℃范围，然后在加热的N32基础油中加入分散剂和抗氧剂并用玻璃棒进行搅拌，搅拌均匀后倒入磁力搅拌机中再加入纳米铜和纳米氧化铝，当磁力搅拌机搅拌30min后进行超声波分散60min，超声分散冷却后形成电主轴使用的纳米润滑油。超声波分散能达到超声空化效果，超声空化产生局部高温、高压或强冲击波，可大幅弱化纳米粒子间的纳米作用能，有效地防止纳米粒子团聚而使之充分分散在N32基础油中。经四球摩擦实验证明摩擦系数降低60-80%，磨斑直径明显变小，提升电主轴的减摩、抗磨效果。
文档编号C10N40/02GK102517130SQ201110432810
公开日2012年6月27日 申请日期2011年12月21日 优先权日2011年12月21日
发明者何强, 叶军, 张海鹏, 李泽强, 牛青波, 王琼, 王艳 申请人:洛阳轴研科技股份有限公司