一种固体润滑剂及其制备方法与流程

文档序号:26089020发布日期:2021-07-30 17:57阅读:311来源:国知局

本发明涉及一种固体润滑剂及其制备方法,属于润滑剂制备技术领域。



背景技术:

目前,固体润滑是用固体微粉、薄膜或复合材料代替润滑油脂,隔离相对运动的摩擦面以达到减摩、耐磨的目的。随着现代科学技术的进步,为解决高负荷、高真空、高低温、强辐射和强腐蚀等特殊工况下的机械润滑问题,固体润滑材料已从单一的微粉、粘结膜或单元材料发展成为由多种成分组成的复合材料,其作用机理和使用方法的研究得到了迅速发展,并出现了许多制备和应用这些材料的新工艺新技术。金属基自润滑复合材料是以具有高强度的耐热合金作为基体,以固体润滑剂作为分散相,通过一定工艺制备而成的具有一定强度的复合材料。其中金属基体起支撑负荷和粘结剂的作用,固体润滑剂起减摩作用。目前对金属基高温自润滑复合材料的研究侧重于基体的合金化、多元化和弥散强化。

传统的金属或陶瓷基高温固体自润滑材料是将固体润滑剂作为组元加入到金属或陶瓷基体中形成的复合材料,其摩擦学特性取决于摩擦过程中基体所含固体润滑剂的析出和弥散分布。然而,固体润滑剂在高温烧结过程中将部分丧失其润滑性,而且其分布不均匀性和对基体连续性的破坏会显著降低复合材料的强韧性和耐磨性。为实现高温自润滑材料的强度、韧性及自润滑性能的统一,以满足极端工况条件的使用要求,迫切需要研究开发新型高温自润滑复合材料。

有鉴于上述的缺陷,本设计人,积极加以研究创新,以期创设一种固体润滑剂及其制备方法,使其更具有产业上的利用价值。



技术实现要素:

为解决上述技术问题,本发明的目的是提供一种固体润滑剂及其制备方法。

本发明的一种固体润滑剂,包括固体润滑剂基体和铅粉、锡粉和银粉混合制成的固体润滑剂粗品;

所述固体润滑剂基体是由复合膨胀石墨保温烧结后制得的;

所述复合膨胀石墨是由膨胀石墨和硝酸镍、氯化钼、氯化铝和硝酸钴混合电镀反应后制得的;

所述膨胀石墨是由可膨胀石墨微波加热膨胀后制得的。

进一步的,所述固体润滑剂粗品还可以经过硅酸钠和盐酸的改性。

进一步的,所述固体润滑剂粗品的制备步骤为:

按重量份数计,称取25~30份铅粉、15~20份锡粉和8~10份银粉混合后装入真空熔浸炉内的坩埚中,并将固体润滑剂基体固定在坩埚内的试样架上,在真空下以15℃/min的升温速率程序升温至800℃,保温30min后,将试样架上的固体润滑剂基体浸入坩埚中的铅粉、锡粉和银粉的熔融物中,同时通入氩气使炉内气体压力以0.2mpa/min的速率上升至5mpa,保温保压浸渍60min后,取出浸渍后的固体润滑剂基体,自然冷却干燥后得到固体润滑剂粗品。本发明以软金属混合粉末为润滑材料,通过真空熔浸工艺将软金属润滑材料浸入固体润滑剂基体层间缝隙中,得到固体润滑剂粗品,在环境温度和摩擦热应力以及摩擦压力的作用下,软金属固体润滑剂融化沿基体层间贯通的孔隙通道被挤压扩散析出到摩擦界面上,由于软金属固体润滑剂具有低的剪切强度和剪切模量,容易被拖敷,从而能在摩擦界面上形成一层薄的软金属氧化物润滑膜,将摩擦偶件的摩擦表面隔开,从而具有较低的摩擦系数和较小的磨损量,提高了固体润滑剂的润滑性能;

进一步的,所述固体润滑剂基体的制备步骤为:

将复合膨胀石墨放入烧结炉中,加热升温至700~800℃,保温烧结处理3~5h,烧结结束后,待自然冷却至室温,取出烧结产物并用无水乙醇和去离子水依次反复冲洗3~5遍,自然晾干后,即得固体润滑剂基体。本发明将电镀后的膨胀石墨放入烧结炉中烧结,使得膨胀石墨模板烧结去除,从而得到具有类膨胀石墨结构的中空层状混合金属陶瓷基体,由于钴和钇的掺入,此烧结金属陶瓷基体具有强韧性,用此作为固体润滑剂基体,由于类膨胀石墨结构的中空层状混合金属陶瓷在摩擦状态下,能沿着金属陶瓷颗粒层间滑移,并沿着摩擦方向定向移动,从而减少摩擦界面内能的消耗,减少摩擦界面的磨损,中空结构可以避免反复的体积变化造成固体润滑剂基体发生破坏,从而提高了固体润滑剂材料的润滑性能,此外固体润滑剂基体作为载体,能够保护软金属润滑材料在闲置时的氧化受损,提高润滑效果;

进一步的,所述复合膨胀石墨的制备步骤为:

(1)称取可膨胀石墨放入真空冷冻干燥箱中冷冻干燥,再将干燥后的可膨胀石墨放入微波反应器中,以1.3~1.5kw的功率处理30~35s后自然冷却至室温,并循环微波处理加热膨胀5~7次,得到膨胀石墨;

(2)按重量份数计,称取70~80份硝酸镍、60~70份氯化钼、40~50份氯化铝和8~10份硝酸钴以及8~10份氯化钇混合得到混合盐,将混合盐加热升温至200~220℃,待混合盐熔化后装入电解槽中,以铝片为正极,以上述膨胀石墨为负极,保持两级之间距离为40mm,在电流密度为1.06a/dm2的条件下电镀4~5h后,取下电镀后的负极,即为复合膨胀石墨。本发明首先通过微波加热使得可膨胀石墨发生膨胀反应,以膨胀石墨为模板,通过金属混合盐电镀法在膨胀石墨表面电镀一层混合金属层,并在混合金属层中掺入钴和钇,为后续的烧结体组织细化提供帮助,提高烧结体的强韧性,便于后期摩擦挤压释放出软金属润滑剂;

进一步的,所述固体润滑剂粗品经过硅酸钠和盐酸改性的具体步骤为:

(1)将固体润滑剂粗品和质量分数为30%的硅酸钠溶液按质量比为1:10混合后装入反应釜中,再向反应釜中加入硅酸钠溶液质量10%的浓度为0.5mol/l的盐酸,搅拌10~15min后过滤分离得到滤渣;

(2)将上述滤渣和水按质量比为1:8混合后放入反应釜中,加热升温至250~300℃,保温搅拌反应2~3h后过滤分离得到滤饼,并放入烘箱中,在105~110℃下干燥至恒重后即得固体润滑剂。本发明利用硅酸钠和盐酸反应生产原硅酸多聚体沉积在固体润滑剂粗品表面,本发明最后将表面粘附原硅酸多聚体的润滑剂粗品加热水解反应,使得原硅酸水解生产二氧化硅微球附着在固体润滑剂表面,这层二氧化硅微球凸起的微观结构相互之间形成网格型结构,整体上呈现出结节放射肋和凸棱、凹槽间错分布的网格状形态,此微观形态可以阻碍并缓冲外界摩擦应力,降低了磨损侵蚀,进一步起到润滑的效果,此外二氧化硅微球作为球形颗粒,能够在高频往复运动中,像滚珠一样快速填充到摩擦界面的间隙中间,减少了摩擦副之间的直接接触,降低了磨损量,同样能够提高润滑效果。

借由上述方案,本发明至少具有以下优点:

(1)本发明首先通过微波加热使得可膨胀石墨发生膨胀反应,以膨胀石墨为模板,通过金属混合盐电镀法在膨胀石墨表面电镀一层混合金属层,并在混合金属层中掺入钴和钇,为后续的烧结体组织细化提供帮助,提高烧结体的强韧性,便于后期摩擦挤压释放出软金属润滑剂;

(2)本发明将电镀后的膨胀石墨放入烧结炉中烧结,使得膨胀石墨模板烧结去除,从而得到具有类膨胀石墨结构的中空层状混合金属陶瓷基体,由于钴和钇的掺入,此烧结金属陶瓷基体具有强韧性,用此作为固体润滑剂基体,由于类膨胀石墨结构的中空层状混合金属陶瓷在摩擦状态下,能沿着金属陶瓷颗粒层间滑移,并沿着摩擦方向定向移动,从而减少摩擦界面内能的消耗,减少摩擦界面的磨损,中空结构可以避免反复的体积变化造成固体润滑剂基体发生破坏,从而提高了固体润滑剂材料的润滑性能,此外固体润滑剂基体作为载体,能够保护软金属润滑材料在闲置时的氧化受损,提高润滑效果;

(3)本发明以软金属混合粉末为润滑材料,通过真空熔浸工艺将软金属润滑材料浸入固体润滑剂基体层间缝隙中,得到固体润滑剂粗品,在环境温度和摩擦热应力以及摩擦压力的作用下,软金属固体润滑剂融化沿基体层间贯通的孔隙通道被挤压扩散析出到摩擦界面上,由于软金属固体润滑剂具有低的剪切强度和剪切模量,容易被拖敷,从而能在摩擦界面上形成一层薄的软金属氧化物润滑膜,将摩擦偶件的摩擦表面隔开,从而具有较低的摩擦系数和较小的磨损量,提高了固体润滑剂的润滑性能;

(4)本发明利用硅酸钠和盐酸反应生产原硅酸多聚体沉积在固体润滑剂粗品表面,本发明最后将表面粘附原硅酸多聚体的润滑剂粗品加热水解反应,使得原硅酸水解生产二氧化硅微球附着在固体润滑剂表面,这层二氧化硅微球凸起的微观结构相互之间形成网格型结构,整体上呈现出结节放射肋和凸棱、凹槽间错分布的网格状形态,此微观形态可以阻碍并缓冲外界摩擦应力,降低了磨损侵蚀,进一步起到润滑的效果,此外二氧化硅微球作为球形颗粒,能够在高频往复运动中,像滚珠一样快速填充到摩擦界面的间隙中间,减少了摩擦副之间的直接接触,降低了磨损量,同样能够提高润滑效果。

上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术手段,并可依照说明书的内容予以实施,以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。

具体实施方式

下面结合实施例,对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。

称取可膨胀石墨放入真空冷冻干燥箱中冷冻干燥,再将干燥后的可膨胀石墨放入微波反应器中,以1.3~1.5kw的功率处理30~35s后自然冷却至室温,并循环微波处理加热膨胀5~7次,得到膨胀石墨;首先通过微波加热使得可膨胀石墨发生膨胀反应;

按重量份数计,称取70~80份硝酸镍、60~70份氯化钼、40~50份氯化铝和8~10份硝酸钴以及8~10份氯化钇混合得到混合盐,将混合盐加热升温至200~220℃,待混合盐熔化后装入电解槽中,以铝片为正极,以上述膨胀石墨为负极,保持两级之间距离为40mm,在电流密度为1.06a/dm2的条件下电镀4~5h后,取下电镀后的负极,即为复合膨胀石墨;本发明以膨胀石墨为模板,通过金属混合盐电镀法在膨胀石墨表面电镀一层混合金属层,并在混合金属层中掺入钴和钇,为后续的烧结体组织细化提供帮助,提高烧结体的强韧性,便于后期摩擦挤压释放出软金属润滑剂;

将上述得到的复合膨胀石墨放入烧结炉中,加热升温至700~800℃,保温烧结处理3~5h,烧结结束后,待自然冷却至室温,取出烧结产物并用无水乙醇和去离子水依次反复冲洗3~5遍,自然晾干后,即得固体润滑剂基体;本发明将电镀后的膨胀石墨放入烧结炉中烧结,使得膨胀石墨模板烧结去除,从而得到具有类膨胀石墨结构的中空层状混合金属陶瓷基体,由于钴和钇的掺入,此烧结金属陶瓷基体具有强韧性,用此作为固体润滑剂基体,由于类膨胀石墨结构的中空层状混合金属陶瓷在摩擦状态下,能沿着金属陶瓷颗粒层间滑移,并沿着摩擦方向定向移动,从而减少摩擦界面内能的消耗,减少摩擦界面的磨损,中空结构可以避免反复的体积变化造成固体润滑剂基体发生破坏,从而提高了固体润滑剂材料的润滑性能,此外固体润滑剂基体作为载体,能够保护软金属润滑材料在闲置时的氧化受损,提高润滑效果;

按重量份数计,称取25~30份铅粉、15~20份锡粉和8~10份银粉混合后装入真空熔浸炉内的坩埚中,并将上述固体润滑剂基体固定在坩埚内的试样架上,在真空下以15℃/min的升温速率程序升温至800℃,保温30min后,将试样架上的固体润滑剂基体浸入坩埚中的铅粉、锡粉和银粉的熔融物中,同时通入氩气使炉内气体压力以0.2mpa/min的速率上升至5mpa,保温保压浸渍60min后,取出浸渍后的固体润滑剂基体,自然冷却干燥后得到固体润滑剂粗品;本发明以软金属混合粉末为润滑材料,通过真空熔浸工艺将软金属润滑材料浸入固体润滑剂基体层间缝隙中,得到固体润滑剂粗品,在环境温度和摩擦热应力以及摩擦压力的作用下,软金属固体润滑剂融化沿基体层间贯通的孔隙通道被挤压扩散析出到摩擦界面上,由于软金属固体润滑剂具有低的剪切强度和剪切模量,容易被拖敷,从而能在摩擦界面上形成一层薄的软金属氧化物润滑膜,将摩擦偶件的摩擦表面隔开,从而具有较低的摩擦系数和较小的磨损量,提高了固体润滑剂的润滑性能;

将上述得到的固体润滑剂粗品和质量分数为30%的硅酸钠溶液按质量比为1:10混合后装入反应釜中,再向反应釜中加入硅酸钠溶液质量10%的浓度为0.5mol/l的盐酸,搅拌10~15min后过滤分离得到滤渣;利用硅酸钠和盐酸反应生产原硅酸多聚体沉积在固体润滑剂粗品表面;

将上述滤渣和水按质量比为1:8混合后放入反应釜中,加热升温至250~300℃,保温搅拌反应2~3h后过滤分离得到滤饼,并放入烘箱中,在105~110℃下干燥至恒重后即得固体润滑剂。本发明最后将表面粘附原硅酸多聚体的润滑剂粗品加热水解反应,使得原硅酸水解生产二氧化硅微球附着在固体润滑剂表面,这层二氧化硅微球凸起的微观结构相互之间形成网格型结构,整体上呈现出结节放射肋和凸棱、凹槽间错分布的网格状形态,此微观形态可以阻碍并缓冲外界摩擦应力,降低了磨损侵蚀,进一步起到润滑的效果,此外二氧化硅微球作为球形颗粒,能够在高频往复运动中,像滚珠一样快速填充到摩擦界面的间隙中间,减少了摩擦副之间的直接接触,降低了磨损量,同样能够提高润滑效果。

实施例

实施例1

称取可膨胀石墨放入真空冷冻干燥箱中冷冻干燥,再将干燥后的可膨胀石墨放入微波反应器中,以1.3kw的功率处理30s后自然冷却至室温,并循环微波处理加热膨胀5次,得到膨胀石墨;

按重量份数计,称取70份硝酸镍、60份氯化钼、40份氯化铝和8份硝酸钴以及8份氯化钇混合得到混合盐,将混合盐加热升温至200℃,待混合盐熔化后装入电解槽中,以铝片为正极,以上述膨胀石墨为负极,保持两级之间距离为40mm,在电流密度为1.06a/dm2的条件下电镀4h后,取下电镀后的负极,即为复合膨胀石墨;

将上述得到的复合膨胀石墨放入烧结炉中,加热升温至700℃,保温烧结处理3h,烧结结束后,待自然冷却至室温,取出烧结产物并用无水乙醇和去离子水依次反复冲洗3遍,自然晾干后,即得固体润滑剂基体;

按重量份数计,称取25份铅粉、15份锡粉和8份银粉混合后装入真空熔浸炉内的坩埚中,并将上述固体润滑剂基体固定在坩埚内的试样架上,在真空下以15℃/min的升温速率程序升温至800℃,保温30min后,将试样架上的固体润滑剂基体浸入坩埚中的铅粉、锡粉和银粉的熔融物中,同时通入氩气使炉内气体压力以0.2mpa/min的速率上升至5mpa,保温保压浸渍60min后,取出浸渍后的固体润滑剂基体,自然冷却干燥后得到固体润滑剂粗品;

将上述得到的固体润滑剂粗品和质量分数为30%的硅酸钠溶液按质量比为1:10混合后装入反应釜中,再向反应釜中加入硅酸钠溶液质量10%的浓度为0.5mol/l的盐酸,搅拌10min后过滤分离得到滤渣;

将上述滤渣和水按质量比为1:8混合后放入反应釜中,加热升温至250℃,保温搅拌反应2h后过滤分离得到滤饼,并放入烘箱中,在105℃下干燥至恒重后即得固体润滑剂。

实施例2

称取可膨胀石墨放入真空冷冻干燥箱中冷冻干燥,再将干燥后的可膨胀石墨放入微波反应器中,以1.3kw的功率处理31s后自然冷却至室温,并循环微波处理加热膨胀5次,得到膨胀石墨;

按重量份数计,称取72份硝酸镍、62份氯化钼、42份氯化铝和8份硝酸钴以及8份氯化钇混合得到混合盐,将混合盐加热升温至205℃,待混合盐熔化后装入电解槽中,以铝片为正极,以上述膨胀石墨为负极,保持两级之间距离为40mm,在电流密度为1.06a/dm2的条件下电镀4h后,取下电镀后的负极,即为复合膨胀石墨;

将上述得到的复合膨胀石墨放入烧结炉中,加热升温至720℃,保温烧结处理3h,烧结结束后,待自然冷却至室温,取出烧结产物并用无水乙醇和去离子水依次反复冲洗3遍,自然晾干后,即得固体润滑剂基体;

按重量份数计,称取26份铅粉、16份锡粉和8份银粉混合后装入真空熔浸炉内的坩埚中,并将上述固体润滑剂基体固定在坩埚内的试样架上,在真空下以15℃/min的升温速率程序升温至800℃,保温30min后,将试样架上的固体润滑剂基体浸入坩埚中的铅粉、锡粉和银粉的熔融物中,同时通入氩气使炉内气体压力以0.2mpa/min的速率上升至5mpa,保温保压浸渍60min后,取出浸渍后的固体润滑剂基体,自然冷却干燥后得到固体润滑剂粗品;

将上述得到的固体润滑剂粗品和质量分数为30%的硅酸钠溶液按质量比为1:10混合后装入反应釜中,再向反应釜中加入硅酸钠溶液质量10%的浓度为0.5mol/l的盐酸,搅拌11min后过滤分离得到滤渣;

将上述滤渣和水按质量比为1:8混合后放入反应釜中,加热升温至255℃,保温搅拌反应2h后过滤分离得到滤饼,并放入烘箱中,在106℃下干燥至恒重后即得固体润滑剂。

实施例3

称取可膨胀石墨放入真空冷冻干燥箱中冷冻干燥,再将干燥后的可膨胀石墨放入微波反应器中,以1.4kw的功率处理33s后自然冷却至室温,并循环微波处理加热膨胀6次,得到膨胀石墨;

按重量份数计,称取75份硝酸镍、65份氯化钼、45份氯化铝和9份硝酸钴以及9份氯化钇混合得到混合盐,将混合盐加热升温至210℃,待混合盐熔化后装入电解槽中,以铝片为正极,以上述膨胀石墨为负极,保持两级之间距离为40mm,在电流密度为1.06a/dm2的条件下电镀4h后,取下电镀后的负极,即为复合膨胀石墨;

将上述得到的复合膨胀石墨放入烧结炉中,加热升温至750℃,保温烧结处理4h,烧结结束后,待自然冷却至室温,取出烧结产物并用无水乙醇和去离子水依次反复冲洗4遍,自然晾干后,即得固体润滑剂基体;

按重量份数计,称取28份铅粉、18份锡粉和9份银粉混合后装入真空熔浸炉内的坩埚中,并将上述固体润滑剂基体固定在坩埚内的试样架上,在真空下以15℃/min的升温速率程序升温至800℃,保温30min后,将试样架上的固体润滑剂基体浸入坩埚中的铅粉、锡粉和银粉的熔融物中,同时通入氩气使炉内气体压力以0.2mpa/min的速率上升至5mpa,保温保压浸渍60min后,取出浸渍后的固体润滑剂基体,自然冷却干燥后得到固体润滑剂粗品;

将上述得到的固体润滑剂粗品和质量分数为30%的硅酸钠溶液按质量比为1:10混合后装入反应釜中,再向反应釜中加入硅酸钠溶液质量10%的浓度为0.5mol/l的盐酸,搅拌13min后过滤分离得到滤渣;

将上述滤渣和水按质量比为1:8混合后放入反应釜中,加热升温至280℃,保温搅拌反应2h后过滤分离得到滤饼,并放入烘箱中,在108℃下干燥至恒重后即得固体润滑剂。

实施例4

称取可膨胀石墨放入真空冷冻干燥箱中冷冻干燥,再将干燥后的可膨胀石墨放入微波反应器中,以1.5kw的功率处理34s后自然冷却至室温,并循环微波处理加热膨胀7次,得到膨胀石墨;

按重量份数计,称取78份硝酸镍、68份氯化钼、48份氯化铝和9份硝酸钴以及9份氯化钇混合得到混合盐,将混合盐加热升温至215℃,待混合盐熔化后装入电解槽中,以铝片为正极,以上述膨胀石墨为负极,保持两级之间距离为40mm,在电流密度为1.06a/dm2的条件下电镀5h后,取下电镀后的负极,即为复合膨胀石墨;

将上述得到的复合膨胀石墨放入烧结炉中,加热升温至780℃,保温烧结处理5h,烧结结束后,待自然冷却至室温,取出烧结产物并用无水乙醇和去离子水依次反复冲洗5遍,自然晾干后,即得固体润滑剂基体;

按重量份数计,称取28份铅粉、19份锡粉和9份银粉混合后装入真空熔浸炉内的坩埚中,并将上述固体润滑剂基体固定在坩埚内的试样架上,在真空下以15℃/min的升温速率程序升温至800℃,保温30min后,将试样架上的固体润滑剂基体浸入坩埚中的铅粉、锡粉和银粉的熔融物中,同时通入氩气使炉内气体压力以0.2mpa/min的速率上升至5mpa,保温保压浸渍60min后,取出浸渍后的固体润滑剂基体,自然冷却干燥后得到固体润滑剂粗品;

将上述得到的固体润滑剂粗品和质量分数为30%的硅酸钠溶液按质量比为1:10混合后装入反应釜中,再向反应釜中加入硅酸钠溶液质量10%的浓度为0.5mol/l的盐酸,搅拌14min后过滤分离得到滤渣;

将上述滤渣和水按质量比为1:8混合后放入反应釜中,加热升温至290℃,保温搅拌反应3h后过滤分离得到滤饼,并放入烘箱中,在109℃下干燥至恒重后即得固体润滑剂。

实施例5

称取可膨胀石墨放入真空冷冻干燥箱中冷冻干燥,再将干燥后的可膨胀石墨放入微波反应器中,以1.5kw的功率处理35s后自然冷却至室温,并循环微波处理加热膨胀7次,得到膨胀石墨;

按重量份数计,称取80份硝酸镍、70份氯化钼、50份氯化铝和10份硝酸钴以及10份氯化钇混合得到混合盐,将混合盐加热升温至220℃,待混合盐熔化后装入电解槽中,以铝片为正极,以上述膨胀石墨为负极,保持两级之间距离为40mm,在电流密度为1.06a/dm2的条件下电镀5h后,取下电镀后的负极,即为复合膨胀石墨;

将上述得到的复合膨胀石墨放入烧结炉中,加热升温至800℃,保温烧结处理5h,烧结结束后,待自然冷却至室温,取出烧结产物并用无水乙醇和去离子水依次反复冲洗5遍,自然晾干后,即得固体润滑剂基体;

按重量份数计,称取30份铅粉、20份锡粉和10份银粉混合后装入真空熔浸炉内的坩埚中,并将上述固体润滑剂基体固定在坩埚内的试样架上,在真空下以15℃/min的升温速率程序升温至800℃,保温30min后,将试样架上的固体润滑剂基体浸入坩埚中的铅粉、锡粉和银粉的熔融物中,同时通入氩气使炉内气体压力以0.2mpa/min的速率上升至5mpa,保温保压浸渍60min后,取出浸渍后的固体润滑剂基体,自然冷却干燥后得到固体润滑剂粗品;

将上述得到的固体润滑剂粗品和质量分数为30%的硅酸钠溶液按质量比为1:10混合后装入反应釜中,再向反应釜中加入硅酸钠溶液质量10%的浓度为0.5mol/l的盐酸,搅拌15min后过滤分离得到滤渣;

将上述滤渣和水按质量比为1:8混合后放入反应釜中,加热升温至300℃,保温搅拌反应3h后过滤分离得到滤饼,并放入烘箱中,在110℃下干燥至恒重后即得固体润滑剂。

性能检测试验

分别对实施例1~5进行性能测试,具体检测结果见表1;

检测方法/试验方法

压溃强度:采用ye-600液压式压力实验机(济南试金集团有限公司)测量固体润滑剂的压溃强度;

摩擦磨损性能检测:试验采用xp-5型数控高温摩擦磨损试验机进行实验,将待测试的固体润滑剂制成直径为10cm的圆盘状试件,安装在试验机的夹具上,在实验载荷为50n,主轴速度为50r/min,摩擦磨损状态为干摩擦,试验温度为600℃的条件下,摩擦磨损实验2h,并通过试验机的分析仪得到摩擦系数和磨损量检测结果;

表1性能检测结果

将实施例1~5中性能检测数据进行对比,可以看出实施例5的性能表现最为优异,这是因为实施例5中各原料成分的用量最大,这也从侧面反应了本发明的技术方案可以实施。

对照例

对照例1:

对照例1中直接用固体润滑剂基体代替固体润滑剂粗品,不向固体润滑剂基体中加入软金属润滑材料,其余条件和组分比例均与实施例1中相同。

对照例2:

对照例2中不使用本申请的固体润滑剂基体,其余条件和组分比例均与实施例1中相同。

对照例3:

对照例3直接使用固体润滑剂粗品作为固体润滑剂,不对其表面进行原硅酸水解改性,其余条件和组分比例均与实施例1中相同。

对照例4:

对照例4中固体润滑剂基体的制备原料中不添加硝酸钴以及氯化钇,其余条件和组分比例均与实施例1中相同。

性能检测试验

分别对对照例1~3进行性能测试,具体检测结果见表2;

检测方法/试验方法

压溃强度:采用ye-600液压式压力实验机(济南试金集团有限公司)测量固体润滑剂的压溃强度;

摩擦磨损性能检测:试验采用xp-5型数控高温摩擦磨损试验机进行实验,将待测试的固体润滑剂制成直径为10cm的圆盘状试件,安装在试验机的夹具上,在实验载荷为50n,主轴速度为50r/min,摩擦磨损状态为干摩擦,试验温度为600℃的条件下,摩擦磨损实验2h,并通过试验机的分析仪得到摩擦系数和磨损量检测结果;

表2性能检测结果

将对照例1和实施例1中的实验数据进行对比,由于对照例1中直接用固体润滑剂基体代替固体润滑剂粗品,不向固体润滑剂基体中加入软金属润滑材料,其余条件和组分比例均与实施例1中相同,最终的固体润滑剂的力学强度和润滑性能都有所降低,由此可以看出,本发明以软金属混合粉末为润滑材料,通过真空熔浸工艺将软金属润滑材料浸入固体润滑剂基体层间缝隙中,得到固体润滑剂粗品,在环境温度和摩擦热应力以及摩擦压力的作用下,软金属固体润滑剂融化沿基体层间贯通的孔隙通道被挤压扩散析出到摩擦界面上,由于软金属固体润滑剂具有低的剪切强度和剪切模量,容易被拖敷,从而能在摩擦界面上形成一层薄的软金属氧化物润滑膜,将摩擦偶件的摩擦表面隔开,从而具有较低的摩擦系数和较小的磨损量,提高了固体润滑剂的润滑性能;

将对照例2和实施例1中的实验数据进行对比,由于对照例2中不使用本申请的固体润滑剂基体,其余条件和组分比例均与实施例1中相同,导致最终的固体润滑剂力学强度和润滑性都显著降低,由此可以看出,本发明将电镀后的膨胀石墨放入烧结炉中烧结,使得膨胀石墨模板烧结去除,从而得到具有类膨胀石墨结构的中空层状混合金属陶瓷基体,由于钴和钇的掺入,此烧结金属陶瓷基体具有强韧性,用此作为固体润滑剂基体,由于类膨胀石墨结构的中空层状混合金属陶瓷在摩擦状态下,能沿着金属陶瓷颗粒层间滑移,并沿着摩擦方向定向移动,从而减少摩擦界面内能的消耗,减少摩擦界面的磨损,中空结构可以避免反复的体积变化造成固体润滑剂基体发生破坏,从而提高了固体润滑剂材料的润滑性能,此外固体润滑剂基体作为载体,能够保护软金属润滑材料在闲置时的氧化受损,提高润滑效果;

将对照例3和实施例1中的实验数据进行对比,由于对照例3中直接使用固体润滑剂粗品作为固体润滑剂,不对其表面进行原硅酸水解改性,其余条件和组分比例均与实施例1中相同,导致最终的固体润滑剂的力学强度和润滑性能都有所降低,由此可以看出,本发明利用硅酸钠和盐酸反应生产原硅酸多聚体沉积在固体润滑剂粗品表面,本发明最后将表面粘附原硅酸多聚体的润滑剂粗品加热水解反应,使得原硅酸水解生产二氧化硅微球附着在固体润滑剂表面,这层二氧化硅微球凸起的微观结构相互之间形成网格型结构,整体上呈现出结节放射肋和凸棱、凹槽间错分布的网格状形态,此微观形态可以阻碍并缓冲外界摩擦应力,降低了磨损侵蚀,进一步起到润滑的效果,此外二氧化硅微球作为球形颗粒,能够在高频往复运动中,像滚珠一样快速填充到摩擦界面的间隙中间,减少了摩擦副之间的直接接触,降低了磨损量,同样能够提高润滑效果;

将对照例4和实施例1中的实验数据进行对比,由于对照例4中固体润滑剂基体的制备原料中不添加硝酸钴以及氯化钇,其余条件和组分比例均与实施例1中相同,导致最终固体润滑剂的力学强度和润滑性能都有所降低,由此可以看出,本发明首先通过微波加热使得可膨胀石墨发生膨胀反应,以膨胀石墨为模板,通过金属混合盐电镀法在膨胀石墨表面电镀一层混合金属层,并在混合金属层中掺入钴和钇,为后续的烧结体组织细化提供帮助,提高烧结体的强韧性,便于后期摩擦挤压释放出软金属润滑剂,提高润滑性能。

以上所述仅是本发明的优选实施方式,并不用于限制本发明,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和变型,这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

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