[发明专利]机械密封件用纳米金属自修复润滑油及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于机械密封件中多种摩擦副的新型纳米金属自修复润滑油，适用的摩擦副包括石墨/钢、钢/钢、硬质合金/硬质合金、SiC/SiC、聚四氟乙烯/Al₂O₃、石墨/SiC。

背景技术

据报道，全世界生产能源的30～50％损失在摩擦磨损上，中国每年因摩擦磨损造成的损失达上千亿人民币。因此，减小摩擦、降低磨损，提高设备利用率，延长使用寿命，一直是世界各国研究的重要内容之一。在机械密封件中，所用密封润滑的油品对产品使用寿命及能耗影响很大。密封断面的摩擦会消耗机械动力，降低机械效率；磨损的发生则会使摩擦副部件丧失尺寸精度，导致密封失效，从而泄漏，造成设备报废。为降低磨损，除进行合理的摩擦学设计外，还可通过提高采用特制润滑油实现摩擦副的良好润滑并提高摩擦副材料的抗磨、减摩性能进行解决。由于第一条途径在实际操作过程中受到零件的成本、加工及使用条件等方面的诸多限制，因此，更多的使用场合还是通过发展高效的润滑油来实现摩擦副之间的减摩和抗磨。

在研究和实际应用中发现，单纯采用润滑油，难以满足各种不同应用场合的要求，特别是不具备对磨损表面进行自修复的要求。对这些润滑油的传统改进方法是向润滑油中加入具有不同功能的各种有机、无机化合物对润滑油进行改性，以改善润滑介质的理化性能，提高润滑油(脂)膜的承载能力和降低摩擦系数。但同时也带来了部分副作用，如部分化合物在摩擦过程中可能产生有害成分，特别是当油温较高时，可能对有色金属的轴承材料起腐蚀作用，有些油溶性有机添加剂易分解消耗，需不断补充。此外，这种添加剂的合成工艺复杂，有些有化学污染，使其发展受到一定限制。基于纳米微粒具有更好的悬浮特性以及可中和润滑油氧化和燃料燃烧后产生的酸性物质的分析，近年来纳米润滑添加剂的研究引起了世界各国的普遍重视，并研制出了多种纳米级润滑添加剂。如美国Justicebrothers公司生产的含聚合物的JB汽车保护神系列；美国ER公司生产的含单分子碳化合物的安耐驰系列抗磨剂；美国Petrolon生产的含PTFE物质的Slick50引擎抗磨润滑剂。

国内外研制的纳米抗磨剂产品逐渐涌现，大都将目标市场锁定在交通工具上。然而工业用品具有更广阔的用户群体，机械密封件是化工、农业、冶金等行业的常见消耗品，过多的损坏导致维修更换频繁，严重影响了设备的使用效率。此外，对于工业用品的改进，要重点考虑成本，成本提高过多是不适合工业中推广的。

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明提供一种机械密封件用纳米金属自修复润滑油及其制备方法，该制备方法简单、成本增加少、无污染，该自修复润滑油剂所形成的自修复层硬度高、摩擦系数小、物性稳定。

本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：一种机械密封件用纳米金属自修复润滑油，由纳米金属粉、纳米金属粉体分散剂和分散介质组成，各组分所占纳米金属自修复润滑油总量的重量百分含量如下：

纳米金属粉                        0.07～0.15％

纳米金属粉体分散剂                0.2～1％

分散介质                          98.9～99.7％。

纳米金属粉为纳米铜粉、纳米铜镍复合粉和纳米铜铋复合粉中的一种，其中镍、铋的平均粒度≤80nm，铜的平均粒度≤60nm，其中铜镍的配比为8∶2，铜铋的配比为8∶2。

纳米金属粉体分散剂至少为六偏磷酸钠、油酸、硬酯酸和硅烷偶联剂中的一种。

分散介质是机油。

机械密封件用纳米金属自修复润滑油的制备方法，其步骤为：

①.先将配比所需的纳米金属粉体分散剂加入分散介质中搅拌均匀，再进一步按上述比例加入纳米金属粉，适当搅拌至纳米金属粉末未有明显沉淀；

②.连同容器放KH-700型超声波振荡器中振荡20～30分钟，功率为500～600W，得产品，即可以传统方式使用在机械密封件中，或者灌装至容器中作为销售产品。

本发明的有益效果是：实验室和实际使用设备试验结果表明，加入合适的纳米金属粉及分散剂的机油，相比于未加添加物的机油，机械密封件正常使用半小时内，密封断面的摩擦系数由0.046降低至0.036，降低了21.7％。并且通过调整组分比例可适用于多种摩擦副，可改善摩擦副间隙，该自修复层形成后，经过长时间运行后不脱落，能及时修复摩擦中产生的磨损，有效延长使用设备的停修周期，降低设备运行成本且制备方法简单、成本增加少、无污染等。

具体实施方式