一种高速重载装备用复合润滑剂及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种高速重载装备用复合润滑剂，按质量分数，由以下组分组成：微纳米天然矿物微粉5%-45%，油溶性纳米金属颗粒2%-15%，性能调节剂5%-30%，催化剂1%-5%，表面改性剂3%-20%，分散介质30%-70%。本发明提供的一种环境友好型高速重载装备用复合润滑剂，具有良好的理化相容性，并可显著改善其润滑抗磨特性，提升润滑油的服役寿命，延长换油周期，显著降低能量和资源消耗；适用范围广，能够在摩擦副表面诱发形成富含Si的保护层，显著提高摩擦表面的磨损抗力和润滑能力，实现装备运行表面的原位在线强化与修复；其制备采用油基“细化-改性-分散”一体化工艺，具有效率高、成本低、效果好的优点。
【专利说明】一种高速重载装备用复合润滑剂及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及纳米材料领域，具体涉及一种润滑剂。
【背景技术】
[0002]随着科技的发展与进步,机械装备正朝着高速、重载、智能和高精度方向发展，其设计运行条件日益苛刻，因摩擦磨损造成的局部微损伤成为其过早失效的重要诱因之一。据统计，全世界每年因摩擦导致的能源消耗约占一次性能源总量的1/3~1/2 ;2007年中国工程院发布的摩擦学调查报告指出:2006年我国因摩擦磨损造成的损失高达9500亿元，占当年⑶P的4.5%，且失效设备约有80%的损坏部件是源于各种形式的磨损。一些大型设备极易因关键部件在高温、重载和贫油等工况下的磨损造成性能的急剧减弱或丧失。因此，机械关键零部件苛刻工况下的摩擦磨损仍是造成能源消耗、环境污染和制约设备安全可靠性的核心科学问题之一。而这一难题的解决，不仅依赖于材料和装备技术的提升，而且更大程度取决于减摩和润滑技术的进步与创新。
[0003]提高机械设备的摩擦磨损性能和使用寿命主要有以下几种途径:①遵照经典摩擦学原理，实施摩擦系统的科学设计；②依据材料设计准则，开发新型高性能材料利用先进的表面技术，改善材料的表面状态和性能；④基于多因素协同作用，致力于润滑条件的改善。上述方法均在不同程度上改善了机械设备的摩擦磨损特性，但由于设备结构逐渐复杂、运行条件日渐苛刻，其快速磨损问题仍未得到根本解决。相对而言，除采用先进的表面技术对材料表面进行局部改性外，改善润滑条件则是降低设备的摩擦磨损、提高其安全可靠性的较为经济且行之有效的途径。
[0004]微纳米润滑添加剂因其在高温润滑、承载能力及环境友好等方面的优异特性成为近年来国内外研究的热点之一。目前，国内外研究者已对微纳米润滑材料的设计、制备、分散及其摩擦学行为与机理进行了系统的研究，相继开发了纳米金属单质、纳米氧化物、纳米硼酸盐、纳米碳酸盐、纳米有机颗粒和纳米稀土等多种纳米润滑添加剂，如张书达等发明了纳米金刚石等碳质润滑添加剂(专利号CN1414074A)用于改善发动机的润滑；杨海滨发明了纳米金属润滑添加剂(专利号CN1255532A)显著提升了发动机的外特性；张启峰等基于纳米BN、纳米Cu、Mo等成功复合纳米金属陶瓷润滑添加剂(专利号CN101186856A)。上述传统的纳米材料尽管具有粒度均匀可控、易于分散、摩擦学性能优良等优点，但其具有制备成本高、效率低、对设备易产生腐蚀等副作用，大大限制了其在工程领域的应用。因此，如何开发功能全面、成本低廉、节能环保的新型润滑添加剂成为国内外研究者所面临的一项新的理论和技术难题。
[0005]上世纪80年代解密于前苏联的军工技术一 “摩擦表面原位修复技术”，突破了传统的润滑添加剂设计理念，给人们带来了全新的思路。其基本原理是以一种复合矿物微粉为原料，制备金属磨损修复剂，能够在金属表面形成一种高硬度、耐腐蚀的修复层，延长设备的使用寿命。我国自上世纪90年代，先后从俄罗斯、乌克兰引入这项技术，并开展金属磨损自修复技术的研发工作。如董伟达开发了一种机械零件摩擦表面的修复方法(专利号1391059A);金元生等发明了一种金属磨损表面形成保护层的制剂及其制备方法(专利号CN1858294A)。但迄今为止，与国外相关产品相比，我国在该类自修复材料的组分优化、分散稳定性、适用范围等方面还存在很大的提升空间。
【发明内容】
[0006]为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种高速重载装备用复合润滑剂，能够满足多种工况下机械设备的润滑和抗磨需求。
[0007]本发明的另一目的是提供一种制备高速重载装备用复合润滑剂的方法。
[0008]为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案:
一种高速重载装备用复合润滑剂，其特征在于:按质量分数，由以下组分组成:
微纳米天然矿物微粉5%-45%
油溶性纳米金属颗粒2%-15%
性能调节剂5%-30%
催化剂1%-5%
表面改性剂3%-20%
分散介质30%-70%。
[0009]前微纳米天然矿物微粉平·均粒径为3-10 μ m，所述微纳米天然矿物微粉以天然蛇纹岩、天然凹凸棒粘土、天然膨润土、天然海泡石中的一种或其混合物为原料制得。
[0010]前述油溶性纳米金属颗粒为纳米镍、纳米铋、纳米铜、纳米稀土化合物中的一种或其混合物。
[0011]前述纳米镍的粒径为IO-1OOnm ;所述纳米秘的粒径为10_50nm ;所述纳米铜的粒径为10-50nm ;纳米稀土化合物的粒径为20_80nm。
[0012]前述催化剂为长链有机贵金属多胺盐，由磷酸铵盐、氨基磺酸盐、钌-乙酰氨基催化剂、吡啶氨基镍中的两种组成，摩尔比为1:2-1:10。
[0013]前述表面改性剂至少为硅烷偶联剂、长链有机酸、二烷基二硫代磷酸锌、十六烷基三甲基溴化铵、六偏磷酸钠、磺酸钙中的一种。
[0014]性能调节剂至少含有T307极压抗磨剂、T151分散剂、T153分散剂、T154分散剂、T202抗氧腐蚀剂、T605粘度指数调节剂或T602降凝剂中的一种。
[0015]分散介质为PA08、PA012、PA040 聚 α 烯烃基础油或 150SN、350SN、500N、650SN 加
氢基础油中的一种。
[0016]一种制备高速重载装备用复合润滑剂的方法，其特征在于:包括以下步骤:
1)将复合矿物微粉按设计的比例称量，采用搅拌磨法均匀混合并进行预先热活化处理；高速搅拌研磨机转速为500-1500转/分钟，时间为0.5-4.0小时；热活化处理采用马弗炉，温度为300-800度，保温时间为0.5-5.0小时；
2)将步骤I)处理得到的复合矿物微粉、表面改进剂、反应催化剂、性能调节剂和分散介质按照设定的比例同时加入至高能研磨腔中研磨；转速为3500-4500转/分钟，时间为
2.0-8.0小时，得到浓缩液；
3)将油溶性纳米金属粉体按设计比例添至步骤2)所形成的浓缩液中，进一步高能研磨，转速为500-1000转/分钟，时间为0.5-4.0小时；4)将步骤3)所得产物转入1000目袋式压力过滤器中过滤，即得高速重载装备用复合润滑剂。
[0017]本发明的有益之处在于:本发明提供的一种高速重载装备用复合润滑剂，
1)具有良好的理化相容性，并可显著改善其润滑抗磨特性，提升润滑油的服役寿命，延长换油周期，显著降低能量和资源消耗；
2)能够在动态运行过程中，在金属摩擦副表面诱发形成强化保护膜，改善摩擦副的表面形貌，提高其力学性能和磨损抗力，提高设备的服役效率并延长其服役寿命；
3)作为一种无S、P复合润滑剂，除对机械装备具有节能、减噪、减振、动力维护等功效外，还能显著降低设备的有毒尾气排放，属于一种环境友好型润滑制剂；
4)对多种重载机械设备关键摩擦副的材质、接触方式和润滑油均具有良好的使用效果，具有很宽广的适用范围。
[0018]本发明采用的油基“细化一改性一分散”一体化制备方法，降低了对原料粉体粒度的要求，缩短了制备流程，效率高、成本低。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是本发明的一种高速重载装备用复合润滑剂的优选实施例的摩擦系数测试图；. 图2是本发明的磨损率测试图；
图3是采用基础油的磨损表面形貌图；
图4是采用基础油+5%复合润滑剂的磨损表面形貌图；
图5是采用基础油的磨损表面元素组成图；
图6是采用基础油+5%复合润滑剂的磨损表面元素组成图；
图7为采用基础油的磨损截面形貌图；
图8为采用基础油+5%复合润滑剂的磨损截面形貌图。
【具体实施方式】
[0020]以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。
[0021]实施例1
一种高速重载装备用复合润滑剂，按质量分数，由以下组分组成:
微纳米天然矿物微粉45%
油溶性纳米金属颗粒2%
性能调节剂5%
催化剂1%
表面改性剂3%
分散介质44%。
[0022]微纳米天然矿物微粉平均粒径为3 μ m，是以天然蛇纹岩为原料制得。
[0023]油溶性纳米金属颗粒为纳米铜、纳米镍和纳米氧化铈按照质量分数3:1:1组成。纳米铜的粒径为50nm ;纳米镍的粒径80nm,纳米氧化铺的粒径为60nm。
[0024]催化剂由钌-乙酰氨基催化剂和吡啶氨基镍组成，其摩尔比为1:2。[0025]表面改性剂由油酸、二烷基二硫代磷酸锌和磺酸钙按照摩尔比2:1:2组成。
[0026]性能调节剂为T307极压抗磨剂、T153分散剂、T202抗氧腐蚀剂、T605粘度指数调节剂和T602降凝剂按质量分数1:5:1:1:1组成。
[0027]分散介质为聚α烯烃基础油ΡΑ08。
[0028]制备高速重载装备用复合润滑剂的方法，包括以下步骤: 1)将复合矿物微粉按照设计的比例称量，采用搅拌磨法均匀混合并进行预先热活化处理；高速搅拌研磨机转速为1500转/分钟，时间为4.0小时；热活化处理采用马弗炉，温度为300度，保温时间为5.0小时；
2)将步骤I)处理得到的复合矿物微粉、表面改进剂、反应催化剂、性能调节剂和ΡΑ08基础油按照设定的比例同时加入至高能研磨腔中研磨；转速为4500转/分钟，时间为2.0小时，最终形成均一、稳定的乳黄色浓缩液；
3)将油溶性纳米金属粉体按照设计的比例添加至步骤2)所形成的乳黄色浓缩液中，进一步在高能研磨腔中研磨，转速为1000转/分钟，时间为0.5小时，形成均匀稳定的深褐色浓缩液。
[0029]4)步骤3)所得产物转入1000目袋式过滤器中以去除悬浮在溶液中的大颗粒磨屑或少量的催化剂结晶颗粒，即得。
[0030]实施例2
一种高速重载装备用复合润滑剂，按质量分数，由以下组分组成:
微纳米天然矿物微粉25%
油溶性纳米金属颗粒10%
性能调节剂10%
催化剂3%
表面改性剂12%
分散介质40%。
[0031]微纳米天然矿物微粉平均粒径为3 μ m的天然蛇纹岩和直径为10nm、长约500nm天然凹土纤维按照质量比10:1组成。
[0032]油溶性纳米金属颗粒为纳米铜、纳米铋和纳米氧化镧按照质量分数2:2:1。纳米铜的粒径为50nm ;纳米秘的粒径20nm ;纳米氧化镧的粒径为50nm。
[0033]催化剂由氨基磺酸盐和钌-乙酰氨基催化剂组成，其摩尔比为5:1。
[0034]表面改性剂由为硅烷偶联剂、二烷基二硫代磷酸锌和十六烷基三甲基溴化铵、按照摩尔比1:2:2组成。
[0035]性能调节剂为T153分散剂、T605粘度指数调节剂和T602降凝剂按质量分数5:1:1组成。
[0036]分散介质为聚α烯烃基础油ΡΑ012。
[0037]制备高速重载装备用复合润滑剂的方法，包括以下步骤:
I)将复合矿物微粉按照设计的比例称量，采用搅拌磨法均匀混合并进行预先热活化处理；高速搅拌研磨机转速为500转/分钟，时间为4.0小时；热活化处理采用马弗炉，温度为550度，保温时间为2.5小时；
2)将步骤I)处理得到的复合矿物微粉、表面改进剂、反应催化剂、性能调节剂和ΡΑ012基础油按照设定的比例同时加入至高能研磨腔中研磨；转速为4000转/分钟，时间为3.0小时，最终形成均一、稳定的深黄色浓缩液；
3)将油溶性纳米金属粉体按照设计的比例添加至步骤2)所形成的浓缩液中，进一步高能研磨，转速为500转/分钟,时间为4.0小时,形成均匀稳定的黄褐色浓缩液。
[0038]4)步骤3)所得产物转入1000目袋式过滤器中以去除悬浮在溶液中的大颗粒磨屑或少量的催化剂结晶颗粒，即得。
[0039]实施例3
一种高速重载装备用复合润滑剂，按质量分数，由以下组分组成:
微纳米天然矿物微粉5%
油溶性纳米金属颗粒15%
性能调节剂15%
催化剂5%
表面改性剂5%
润滑油载体55%。
[0040]微纳米天然矿物微 粉由直径为10nm、长约500nm天然凹土纤维和天然膨润土按照质量比1:20组成。
[0041]油溶性纳米金属颗粒为纳米镍、纳米铋和纳米氟化镧按照质量分数1:2: 2。纳米镍的粒径为80nm ;纳米秘的粒径20nm ;纳米氟化镧的粒径为80nm。
[0042]催化剂由氨基磺酸盐和吡啶氨基镍组成，其摩尔比为10:1。
[0043]表面改性剂由为硅烷偶联剂、十六烷基三甲基溴化铵和磺酸钙按照摩尔比1: 1: 3组成。
[0044]性能调节剂为T154分散剂、T605粘度指数调节剂和T602降凝剂按质量分数8:1:1组成。
[0045]分散介质为聚α烯烃基础油ΡΑ040。
[0046]制备高速重载装备用复合润滑剂的方法，包括以下步骤:
I)将复合矿物微粉按照设计的比例称量，采用搅拌磨法均匀混合并进行预先热活化处理；高速搅拌研磨机转速为1500转/分钟，时间为0.5小时；热活化处理采用马弗炉，温度为650度，保温时间为1.0小时；
2 )将步骤I)处理得到的复合矿物微粉、表面改进剂、反应催化剂、性能调节剂和ΡΑ040基础油按照设定的比例同时加入至高能研磨腔中研磨；转速为3500转/分钟，时间为8.0小时，最终形成均一、稳定的黄褐色浓缩液；
3)将油溶性纳米金属粉体按照设计的比例添加至步骤2)所形成的浓缩液中，进一步高能研磨，转速为1000转/分钟,时间为2.0小时,形成均匀稳定的黄褐色浓缩液。
[0047]4)步骤3)所得产物转入1000目袋式过滤器中以去除悬浮在溶液中的大颗粒磨屑或少量的催化剂结晶颗粒，即得。
[0048]实施例4
一种高速重载装备用复合润滑剂，按质量分数，由以下组分组成:
微纳米天然矿物微粉15%
油溶性纳米金属颗粒5%性能调节剂20%
催化剂4%
表面改性剂20%
润滑油载体36%。
[0049]微纳米天然矿物微粉由平均粒径为3 μ m的天然蛇纹岩和天然膨润土按照质量比3:1组成。
[0050]油溶性纳米金属颗粒为纳米铜和纳米氟化镧按照质量分数1:4。纳米镍的粒径为80nm ;纳米氟化镧的粒径为80nm。
[0051]催化剂由磷酸铵盐和钌-乙酰氨基催化剂组成，其摩尔比为4:1。
[0052]表面改性剂由为硅烷偶联剂、二烷基二硫代磷酸锌和磺酸钙按照摩尔比2:2:1组成。
[0053]性能调节剂为T151分散剂、T153分散剂和T605粘度指数调节剂按质量分数5:4:1组成。
[0054]分散介质为650SN加氢基础油。
[0055]制备高速重载装备用复合润滑剂的方法，包括以下步骤:
I)将复合矿物微粉按照设计的比例称量，采用搅拌磨法均匀混合并进行预先热活化处理；高速搅拌研磨机转速为1500转/分钟，时间为0.5小时；热活化处理采用马弗炉，温度为700度，保温时间为1.0小时；
2)将步骤I)处理得到的复合矿物微粉、表面改进剂、反应催化剂、性能调节剂和650SN基础油按照设定的比例同时加入至高能研磨腔中研磨；转速为4000转/分钟，时间为6.0小时，最终形成均一、稳定的褐色浓缩液；
3)将油溶性纳米金属粉体按照设计的比例添加至步骤2)所形成的浓缩液中，进一步高能研磨，转速为1000转/分钟,时间为2.0小时,形成均匀稳定的黄褐色浓缩液。
[0056]4)步骤3)所得产物转入1000目袋式过滤器中以去除悬浮在溶液中的大颗粒磨屑或少量的催化剂结晶颗粒，即得。
[0057]实施例5
一种高速重载装备用复合润滑剂，按质量分数，由以下组分组成:
微纳米天然矿物微粉10%
油溶性纳米金属颗粒10%
性能调节剂30%
催化剂1%
表面改性剂9%
润滑油载体40%。
[0058]微纳米天然矿物微粉由平均粒径为3 μ m的天然蛇纹岩和海泡石按照质量比6:4组成。
[0059]油溶性纳米金属颗粒为纳米铋和纳米铜按照质量分数2:3。纳米铋的粒径为20nm ;纳米铜的粒径为50nm。
[0060]催化剂由氨基磺酸盐和吡啶氨基镍中的两种组成，其摩尔比为9:1。
[0061]表面改性剂由硅烷偶联剂、十六烷基三甲基溴化铵和磺酸钙按照摩尔比3:1:1组成。
[0062]性能调节剂为T151分散剂、T605粘度指数调节剂和T602降凝剂按质量分数6:3:1组成。
[0063]分散介质为长城500SN加氢基础油。
[0064]制备高速重载装备用复合润滑剂的方法，包括以下步骤:
I)将复合矿物微粉按照设计的比例称量，采用搅拌磨法均匀混合并进行预先热活化处理；高速搅拌研磨机转速为1500转/分钟，时间为0.5小时；热活化处理采用马弗炉，温度为750度，保温时间为0.5小时；
2)将步骤I)处理得到的复合矿物微粉、表面改进剂、反应催化剂、性能调节剂和500SN基础油按照设定的比例同时加入至高能研磨腔中研磨；转速为3500转/分钟，时间为8.0小时，最终形成均一、稳定的深褐色浓缩液；
3)将油溶性纳米金属粉体按照设计的比例添加至步骤2)所形成的浓缩液中，进一步高能研磨，转速为1000转/分钟,时间为0.5小时,形成均匀稳定的深褐色浓缩液。
[0065]4)步骤3)所得产物转入1000目袋式过滤器中以去除悬浮在溶液中的大颗粒磨屑或少量的催化剂结晶颗粒，即得。
[0066]实施例6
一种高速重载装备用复合润滑剂，按质量分数，由以下组分组成:
微纳米天然矿物微粉5%
油溶性纳米金属颗粒5%
性能调节剂12%
催化剂3%
表面改性剂5%
润滑油载体70%
微纳米天然矿物微粉由直径为10nm、长约500nm的天然凹土纤维组成。
[0067]油溶性纳米金属颗粒为纳米镍和纳米铋按照质量分数1:1。纳米镍的粒径为80nm ;纳米秘的粒径为20nm。
[0068]催化剂由钌-乙酰氨基催化剂和吡啶氨基镍中组成，其摩尔比为3:2。
[0069]表面改性剂由硅烷偶联剂、十六烷基三甲基溴化铵和六偏磷酸钠按照摩尔比2:2:1组成。
[0070]性能调节剂为T307极压抗磨剂、T154分散剂、T605粘度指数调节剂和T602降凝剂按质量分数2:6:1:1组成。
[0071]分散介质为150SN加氢基础油。
[0072]制备高速重载装备用复合润滑剂的方法，包括以下步骤:
I)将复合矿物微粉按照设计的比例称量，采用搅拌磨法均匀混合并进行预先热活化处理；高速搅拌研磨机转速为1500转/分钟，时间为4.0小时；热活化处理采用马弗炉，温度为800度，保温时间为0.5小时；
2)将步骤I)处理得到的复合矿物微粉、表面改进剂、反应催化剂、性能调节剂和150SN基础油按照设定的比例同时加入至高能研磨腔中研磨；转速为3500转/分钟，时间为8.0小时，最终形成均一、稳定的红褐色浓缩液；3)将油溶性纳米金属粉体按照设计的比例添加至步骤2)所形成的浓缩液中，进一步高能研磨，转速为1000转/分钟，时间为4.0小时，形成均匀稳定的深褐色浓缩液。
[0073]4)步骤3)所得产物转入1000目袋式过滤器中以去除悬浮在溶液中的大颗粒磨屑或少量的催化剂结晶颗粒，即得。
[0074]实验1:将制备好的复合润滑剂按照质量分数5%的比例添加至长城⑶15W-40柴油机润滑油中，采用德国Optimal SRV-1V型摩擦磨损试验机测试了其摩擦学性能，实验载荷为50N、频率10-30Ηζ、时间90分钟。如图1和图2所示，复合润滑剂存在时，摩擦系数为
0.180-θ.210，基础油润滑时摩擦学系数为0.110-θ.135，平均摩擦系数降低约30%，其上下试样的磨损率分别较基础油润滑时降低41%和43%。复合润滑剂存在时，摩擦表面的损伤程度较基础油润滑时显著减轻，摩擦表面很平整光滑、无明显的划痕和犁沟等损伤痕迹，且含有较多的Si元素，分别如图3-图6所示。由图7和图8所示的磨损截面分析发现复合润滑剂能在摩擦副表面诱发形成厚约1.2 μ m的均匀保护膜。
[0075]实验2:将制备好的复合润滑剂按照重量分数2%的比例添加至FBK 46#高级汽轮机油中进行轴承台架试验。试验在常州光洋轴承有限公司进行，采用的设备为杭州轴承质检中心研制的ABLT-1型轴承寿命试验机，轴承为NUP309NEV型全填充圆柱滚子轴承。首先按照国家标准GB/T6391-2003/IS0281:1990对滚动轴承的额定动载荷和额定寿命的测试要求，将轴承在FBK 46#汽轮机油润滑时运行48小时，产生一定的预损伤；然后将复合润滑剂按照质量分数2%加至汽轮机油中，经30分钟怠速运转后进行负载试验，每隔48小时停机对轴承振动及游隙、内圈滚道粗糙度及圆度、振动、噪声、辊子表面形貌进行分析检测。经48小时修复后，轴承的上述指标均显著改善，而经192小时修复后，轴承的上述指标均得到有效的恢复，其中辊子的表面粗糙度及圆度优于新轴承的原始状态。
[0076]实验3:将制备好的复合润滑剂按照质量分数5%的比例添加至冷床链子减速机润滑系统进行应用试验，其润滑系统采用的是320#重负荷齿轮油，用油量为300升，换油周期为24个月。试验在鞍钢股份有限公司无缝钢管厂热一工作区进行，一台减速机为320#齿轮油润滑，另一台为含有5%质量分数复合自修复剂的320#齿轮油，怠速运转I小时后，两台减速机进行同样条件的作业，分别记下初始的工作电流和箱体温度，并检测润滑油的粘度指数、酸值、杂质、乳化等理化性能参数，然后持续2周后对比两台设备上述指标的变化。结果表明:复合润滑剂的存在，能使平均工作电流和箱体工作温度分别降低18.1%和25.7%，具有优异的节能降温效果。同时，复合润滑剂存在时，持续运行2周后，油液的粘度及机械杂质含量略有上升，酸值并未上升，反而略有下降，抗乳化性能保持不变，表明复合润滑剂能够很好的维持润滑油的理化性能指标，二者之间具有良好的理化相容性，显著降低其变质倾向。
[0077]实验4:将制备好的复合润滑剂按照质量分数2%的比例添至皮带减速机润滑系统进行应用试验，其润滑系统采用的是工业齿轮油，用油量为50升/台，换油周期为6个月。试验在鞍钢股份有限公司化工总厂C104工段和C105工段各选I台DCY350输煤焦皮带减速机进行试验。电机功率75KW，电压380V，2台减速机均服役了 5年以上，工作时伴有异常噪声。将复合润滑剂按照质量分数2%.的比例添至减速机润滑系统，测试试验前后电机工作电流、齿轮箱油温，评价其节能效果。结果表明:复合润滑剂能够显著改善减速机齿轮摩擦副之间的配合间隙，降低其摩擦磨损，使工作电流和油温分别降低约16%和33%，起到节能降耗的效果。据估计，每台减速机每年可节电约25000元。
[0078]实验5:将制备好的复合润滑剂按照质量分数4%添至离心水泵润滑系统进行应用试验。试验在鞍钢股份有限公司无缝钢管厂进行。所用水泵为热二工作区SM401型离心送水泵。电机功率为90KW，电压为380V。设备用油为TSE68抗磨汽轮机油，用量为10L，换油周期为6个月。分别考察有无自修复剂状态下I周之内水泵的工作状态差异，即工作平均电流、电机端轴温、轴承箱油温、水泵端轴温、水泵工作压力等变化情况。对比可见，复合润滑剂添加后，水泵的工作电流下降明显，达到了 8.6%;关键部件如电机、轴承、泵轴等工作温度降幅达8.2%~19.0%，表明运行部件之间的摩擦磨损显著降低。同时，水泵的工作压力得到很好的保持，工作状态稳定。对节能经济效益初步评估可见，每台水泵按照年工作时间90%，可实现节电约19000元，显著节约了设备的运行成本，提高了经济效益。同时，泵体各组成部件之间配合良好，摩擦磨损较低，能够有效的提高水泵的工作效率和稳定性，延长使用寿命，降低维修费用。
[0079]实验6:将制备好的复合润滑剂用于汽车发动机进行节能降耗试验。在中国重汽选用两台服役工况及折旧程度相似的汽车作为比较对象。两台车分别运行了约8万公里，装配的是斯太尔发动机，噪声、振动较大。两台发动机均更换机油，并向其中一台添加质量分数为2%的复合自修复剂，对比两台汽车在30km/tT80km/h范围内的等速油耗。发现换油后持续运行约3000km后，添加有复合润滑剂的发动机运行噪声、振动显著减小，其等速油耗较无复合润滑剂的发动机降低约7.2^12.9%，节能效果显著。
[0080]以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的·保护范围内。
【权利要求】
1.一种高速重载装备用复合润滑剂，其特征在于:按质量分数，由以下组分组成: 微纳米天然矿物微粉5%-45%
油溶性纳米金属颗粒2%-15% 性能调节剂5%-30% 催化剂1%-5% 表面改性剂3%-20% 分散介质30%-70%。
2.根据权利要求1所述的一种高速重载装备用复合润滑剂，其特征在于:所述微纳米天然矿物微粉平均粒径为3-10 μ m，所述微纳米天然矿物微粉以天然蛇纹岩、天然凹凸棒粘土、天然膨润土、天然海泡石中的一种或其混合物为原料制得。
3.根据权利要求1所述的一种高速重载装备用复合润滑剂，其特征在于:所述油溶性纳米金属颗粒为纳米镍、纳米铋、纳米铜、纳米稀土化合物中的一种或其混合物。
4.根据权利要求3所述的一种高速重载装备用复合润滑剂，其特征在于:所述纳米镍的粒径为IO-1OOnm ;所述纳米秘的粒径为10_50nm ;所述纳米铜的粒径为10_50nm ;纳米稀土化合物的粒径为20-80nm。
5.根据权利要求1所述的一种高速重载装备用复合润滑剂，其特征在于:所述催化剂为长链有机贵金属多胺盐，由磷酸铵盐、氨基磺酸盐、钌-乙酰氨基催化剂、吡啶氨基镍中的两种组成，摩尔比为1:2-1:10。
6.根据权利要求1所述的一种高速重载装备用复合润滑剂，其特征在于:所述表面改性剂至少为硅烷偶联剂、长链有机酸、二烷基二硫代磷酸锌、十六烷基三甲基溴化铵、六偏磷酸钠、磺酸钙中的一种。
7.根据权利要求1所述的一种高速重载装备用复合润滑剂，其特征在于:性能调节剂至少含有T307极压抗磨剂、T151分散剂、T153分散剂、T154分散剂、T202抗氧腐蚀剂、T605粘度指数调节剂或T602降凝剂中的一种。
8.根据权利要求1所述的一种高速重载装备用复合润滑剂，其特征在于:分散介质为PA08、PA012、PA040聚α烯烃基础油或150SN、350SN、500N、650SN加氢基础油中的一种。
9.一种制备高速重载装备用复合润滑剂的方法，其特征在于:包括以下步骤: I)将复合矿物微粉按设计的比例称量，采用搅拌磨法均匀混合并进行预先热活化处理；高速搅拌研磨机转速为500-1500转/分钟，时间为0.5-4.0小时；热活化处理采用马弗炉，温度为300-800度，保温时间为0.5-5.0小时； 2)将步骤I)处理得到的复合矿物微粉、表面改进剂、反应催化剂、性能调节剂和分散介质按照设定的比例同时加入至高能研磨腔中研磨；转速为3500-4500转/分钟,时间为·2.0-8.0小时，得到浓缩液； 3)将油溶性纳米金属粉体按设计比例添至步骤2)所形成的浓缩液中，进一步高能研磨，转速为500-1000转/分钟，时间为0.5-4.0小时；
4)将步骤3)所得产物转入1000目袋式压力过滤器中过滤，即得高速重载装备用复合润滑剂。
【文档编号】C10M169/04GK103589487SQ201310542096
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年11月5日 优先权日:2013年11月5日
【发明者】张保森, 程江波 申请人:南京工程学院