[发明专利]一种耐磨剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种耐磨剂及其制备方法。

背景技术

耐磨、减摩、抗磨是机械动力领域一个永恒的话题，摩擦损耗越低，机械动力就越强，产品效益也会大大增加。目前世界上解决金属的磨损失效问题主要采用三种技术途径，即抗磨技术、减磨技术和修复技术。其中磨损修复技术是人们对已经发生磨损的金属部件，采用多种技术途径进行修复，使部件的尺寸恢复到磨损前的状态：传统的磨损修复技术途径包括涂镀层技术(对轻微磨损的金属部件复)、补焊、堆焊、脉冲、镶嵌等局部补偿后再加工的修复技术(对一些严重磨损的部件)等。但传统的磨损修复技术是一种“事后”的修补技术，并不能解决部件磨损失效所带来的各种问题，且修补本身也受到技术可行性和成本等多种因素的制约。在金属摩擦磨损表面形成耐磨修复层是一种有效技术途径，但必须具备一定覆盖厚度才能起到修复作用，一般金属部件磨损量都会超过微米级甚至毫米级，如活塞、曲轴、轴承、齿轮的摩擦副等，如出现摩擦副擦伤、划痕则更难修复。但现有技术中报道的耐磨剂在金属摩擦表面仅能形成5微米以下的耐磨层，这对大部分摩擦磨损金属表面的修复作用有限；而且现有的耐磨剂也很少能够适用于高速、高压和高负荷等工作环境。

纳米材料由于其具有优异的物理化学性质，在材料领域中有着广泛的应用，而且近年来石墨烯的研究引起了越来越多人的兴趣，其由于在纳米尺度也展现出很好的物理化学性质，有很好的应用前景。但由于含有纳米粒子的体系在稳定性、分散性等方面有待解决，因此亟需开发出一种既能在金属摩擦表面形成更高厚度的耐磨层、又有很好的分散稳定性的耐磨剂。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有的耐磨剂在金属摩擦磨损的表面形成的耐磨层的厚度低、不适用于高温高压的缺陷，提供了一种耐磨剂及其制备方法。本发明的耐磨剂可以在金属摩擦磨损的表面形成15微米厚度以上的耐磨层，且与原铁基表面的结合良好，耐磨层不易脱落；而且形成的磨斑直径较小，具有较高的承载能力和烧结负荷，说明含有该耐磨剂的润滑油脂极压性能较好，可以起到有效的抗磨减磨作用。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：

本发明提供了一种耐磨剂，其原料包括下述重量份的组分：硅酸盐矿物100份、纳米二氧化硅5～15份、氧化石墨烯0.1～1份、硅烷偶联剂10～20份、树脂25～45份。

其中，所述的硅酸盐矿物较佳地为蛇纹石、滑石、海泡石和阳起石中的一种或多种，更佳地为蛇纹石与阳起石的混合物，最佳地为蛇纹石与阳起石按质量比为(1～4)：1的混合物。所述的蛇纹石的主要成分的化学式为Mg₆Si₄O₁₀(OH)₈，所述的滑石的主要成分的化学式为Mg₃(Si₄O₁₀)(OH)₂，所述的海泡石的主要成分的化学式为Mg₈Si₁₂O₃₀(OH)₄(OH₂)₄·8H₂O，所述的阳起石的主要成分的化学式为Ca₂(Mg,Fe)₅Si₈O₂₂(OH)₂。

其中，所述的纳米二氧化硅的粒径较佳地为50～100nm，更佳地为70～80nm。

其中，所述的氧化石墨烯可为本领域常规方法制得的氧化石墨烯，较佳地通过下述步骤制得：①预氧化：将石墨、浓硫酸和硝酸倒入水中，过滤，烘干；重复上述预氧化过程2～3次，得到预氧化石墨；②热膨胀：将步骤①的预氧化石墨在400～900℃条件下热膨胀10～30s，得到热膨胀氧化石墨；③将步骤②的热膨胀氧化石墨与浓硫酸、K₂S₂O₈和五氧化二磷的混合物在80～90℃条件下加热，加入水过滤洗涤，干燥，得到预氧化热膨胀石墨；④将步骤③的预氧化热膨胀石墨与浓硫酸在0～5℃条件下混合，加入高锰酸钾，反应，再加入双氧水，静置，离心，即得氧化石墨烯。

其中，所述的硅烷偶联剂可为本领域常规使用的各种硅烷偶联剂，较佳地为3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-氨基丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷中的一种或多种。