专利名称：一种碳化硅衍生碳润滑添加剂的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种润滑添加剂。
背景技术：
能源与环境是经济社会持续发展的两大主题。机械部件的摩擦磨损在带来材料和能源大量损耗的同时，还会造成十分严重的环境污染。应用摩擦学添加剂是改善摩擦副摩擦学性能的有效技术手段。碳材料因结构的特殊性，其作为摩擦学添加剂的研究更是受到了极大关注。例如，王艳辉等指出，在钢铁材料摩擦副之间加入含纳米金刚石颗粒的润滑油，可使摩擦系数降低约50%，动力消耗明显减少；涂江平等将片状纳米石墨添加至润滑油中，有效地提高了润滑油的减摩抗磨能力和承载能力；L. Joly-Pottuz等将碳纳米洋葱添加至合成润滑油中，展现出优异的减摩抗磨效果。但是上述碳纳米材料作为润滑油添加剂时存在适用温度范围窄、温度较高时容易失效的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种摩擦学性能优异且适用温度范围宽的碳化硅衍生碳润滑添加剂。本发明主要是以碳化硅粉体为原料，采用高温卤化反应去除碳化硅中的金属原子制备出碳化硅衍生碳润滑添加剂。本发明碳化硅衍生碳润滑添加剂的制备方法如下
1、碳化硅粉体的表面处理采用氢氟酸对碳化硅粉体表面进行腐蚀，以充分去除碳化硅粉体表面在大气中暴露形成的氧化物层。2、碳化硅粉体的高温氯化处理将上述碳化硅粉体置于熔融石英管式炉中，抽真空至0. 05 IPa后，通入氩气，将管式炉温度升至800 1400°C，再通入氯气，时间为1 3小时；之后，再次通入氩气，以利用氩气流的冲刷作用去除碳化硅粉体表面残留的四氯化硅等氯化物。3、碳化硅粉体的氢化处理将上述经高温氯化处理后的碳化硅粉体在600 1000°c温度下进行氢化处理，氢化处理气包含5 10% (体积)氢气，其余为氩气，氢化处理时间为4 8小时。即可获得本发明的碳化硅衍生碳。碳化硅衍生碳是通过上述方法获得的一种新型碳材料。这种碳材料的主要特点是碳的结构复杂多样，同时包含多种碳纳米结构，如碳纳米管，球形、多边形碳，金刚石，类金刚石碳，富勒烯，洋葱碳等，同时表面存在大量孔隙，具有更加优异的摩擦学特性。采用本发明产品进行润滑剂的配制在汽车机油中添加2% (以质量分数计)的碳化硅衍生物，调配成润滑剂，为确保碳化硅衍生碳润滑添加剂在润滑油中充分分散，最好在润滑油中添加山梨醇酐油酸酯作为分散剂，添加量为5% (以质量分数计)。
本发明与现有技术相比具有如下优点 本发明不仅能够在常温下表现出显著的减摩抗磨性能，而且还通过利用自身孔隙吸附润滑介质，有效减缓润滑油在较高温度发生劣化的程度，从而拓展润滑油的有效工作温度范围。该添加剂材料添加在润滑油中，在较宽的温度范围表现出优异的减摩抗磨性能，能够有效延缓摩擦副的使用寿命。
具体实施例方式
实施例1
在常温条件下，采用摩尔浓度为23. Omol/L氢氟酸对粒度为80目的碳化硅粉体表面进行腐蚀处理，时间为30min。然后，将5g处理后的碳化硅粉体置于熔融石英管式炉中，抽真空至0. IPa后，通入氩气。将管式炉温度升至800°C，通入氯气，时间为3小时。之后，再通入氩气，去除碳化硅粉体表面残留的氯化物。随后，再将上述碳化硅粉体在1000°C温度下进行氢化处理，氢化处理气包含5% (体积)氢气，其余为氩气，处理时间为4小时。氢化处理结束，即可获得本发明的碳化硅衍生碳润滑添加剂，编号为Si-CDCl。实施例2
在常温条件下，采用摩尔浓度为23. Omol/L氢氟酸对粒度为80目的碳化硅粉体表面进行腐蚀处理，时间为30min。然后，将5g处理后的碳化硅粉体置于熔融石英管式炉中，抽真空至0. IPa后，通入氩气。将管式炉温度升至100(TC，通入氯气，时间为2小时。之后，再通入氩气，以去除碳化硅粉体表面残留的氯化物。随后，再将上述碳化硅粉体在800°C温度下进行氢化处理，氢化处理气包含5% (体积)氢气，其余为氩气，氢化处理时间为6小时。氢化处理结束后，即可获得本发明的碳化硅衍生碳润滑添加剂，编号为Si-CDC2。实施例3
在常温条件下，采用摩尔浓度为23. Omol/L氢氟酸对粒度为80目的碳化硅粉体表面进行腐蚀处理，时间为30min。然后，将5g处理后的碳化硅粉体置于熔融石英管式炉中，抽真空至0. IPa后，通入氩气。将管式炉温度升至1400°C，通入氯气，时间为1小时。之后，再通入氩气，以去除碳化硅粉体表面残留的氯化物。随后，再将上述碳化硅粉体在600°C温度下进行氢化处理，氢化处理气包含5% (体积)氢气，其余为氩气，氢化处理时间为8小时。氢化处理结束后，即可获得本发明的碳化硅衍生碳润滑添加剂，编号为Si-CDC3。分别在SJ 15W-40型昆仑润滑油(昆仑牌，中国石油天然气股份公司润滑油公司生产)中添加2 % (以质量分数计)的本发明的碳化硅衍生碳润滑添加剂Si-⑶Cl，Si-⑶C2 和Si-CDC3，调配成润滑剂。为确保碳化硅衍生碳润滑添加剂在润滑油中充分分散，采用山梨糖醇酐油酸酯为分散剂，添加量为5% (以质量分数计)。采用MMU-5G型万能摩擦磨损试验机进行摩擦学试验。其中，实验载荷为200牛顿， 转速为300转/分，试验时间为1小时，两种对磨材料分别为GCrl5钢和45 #钢。不同温度摩擦学试验结果如表1所示。)
表1不同温度碳化硅衍生碳润滑添加剂的摩擦学试验结果
权利要求
1.一种碳化硅衍生碳润滑添加剂，其特征在于它是采用下面方法获得的产品，(1)采用氢氟酸对碳化硅粉体表面进行腐蚀；(2)将上述碳化硅粉体置于熔融石英管式炉中，抽真空至1 0.05 后，通入氩气；将管式炉温度升至800 1400°C，通入氯气，时间为1 3小时；(3)将上述碳化硅粉体在600 1000°C温度下进行氢化处理，氢化处理气包含体积百分比为5 10%的氢气，其余为氩气，氢化处理时间为4 8小时。
2.根据权利要求1所述的一种碳化硅衍生碳润滑添加剂，其特征在于在通入氯气之后，再次通入氩气。
3.根据权利要求1或2所述的一种碳化硅衍生碳润滑添加剂，其特征在于润滑剂的配制在汽车机油中添加质量分数为m的上述产品。
4.根据权利要求3所述的一种碳化硅衍生碳润滑添加剂，其特征在于在润滑油中添加添加质量百分比为5%的山梨醇酐油酸酯作为分散剂。
全文摘要
一种碳化硅衍生碳润滑添加剂及其制备方法，以碳化硅粉体为原料，经过表面处理、高温氯化处理和氢化处理等，获得本发明的碳化硅衍生碳润滑添加剂，在润滑油中添加2%(以质量分数计)的碳化硅衍生碳润滑添加剂，调配成润滑剂。本发明不仅能够在常温下表现出显著的减摩抗磨性能，而且还通过利用自身孔隙吸附润滑介质，有效减缓润滑油在较高温度发生劣化的程度，从而拓展润滑油的有效工作温度范围。
文档编号C10N30/06GK102311840SQ20111025361
公开日2012年1月11日 申请日期2011年8月31日 优先权日2011年8月31日
发明者张瑞军 申请人:燕山大学