[发明专利]金属摩擦磨损表面自纳米化的复合制剂

说明书

本发明提供了一种金属摩擦磨损表面自纳米化的复合制剂，包括液相组分和固相组分；所述液相组分溶于润滑油基础油中形成溶剂；所述固相组分作为溶质溶于溶剂中而制成复合制剂；其中，所述液相组分中包含金属离子掺杂羟基硅酸盐纳米管；所述固相组分用于在金属摩擦与磨损表面生成保护层。本发明解决了现有金属摩擦磨损表面自金属摩擦磨损表面自纳米化的复合制剂在润滑油中不能充分分散、需要润滑油裂解碳化参与反应的缺陷，使得自纳米化的效率高，表面纳米晶强化保护层的形成速度快。

技术领域

本发明涉及一种金属摩擦磨损表面自纳米化的复合制剂，属于金属材料处理领域。

背景技术

机器零部件的三大失效方式，磨损、疲劳和腐蚀，都是从表面开始的，材料的表面强化处理非常重要。

金属表面纳米化是近年发展起来的一种新的表面强化处理技术，其中的自纳米化技术受到更为广泛的关注。与热喷涂、电刷镀、激光熔覆、物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)以及三束(激光束、离子束、电子束)表面改性等传统的表面强化技术相比，表面自纳米化处理可以在材料自身表面形成与基体之间没有明显界面的纳米结构层，耐磨、抗蚀，极大地提高表面性能。

以往的研究，多集中在采用表面机械加工处理的方法实现表面自纳米化，例如机械研磨、超声喷丸、高能喷丸以及超音速微粒轰击等。

这多种表面机械加工处理，需要在外加载荷的重复作用下使材料产生强烈塑性变形，表面的粗晶组织逐渐细化至纳米量级。这种表面自纳米化处理属于离线技术，需要高能专用设备，作业时间较长、费用较高。

载荷作用下摩擦副的相对运动也是对表面的一种机械加工，但在常规条件下不足以产生表面自纳米化所需的强烈塑性变形。机械合金化和高温内氧化是近年发展起来的两种表面纳米晶强化的有效途径，可以用于金属摩擦磨损表面自纳米化。一般条件下，摩擦介面的热力学条件既不能实现表面机械合金化，也不能完成高温内氧化反应。现有的单纯利用固相组分实现摩擦表面自纳米化的技术，其作用机理是机械合金化，含表面氧化机械抛光、润滑油裂解碳化和机械合金化三步骤。存在以下问题：1、固相组分在润滑油中不能充分分散悬浮；2、需要润滑油裂解碳化参与反应；3、同时还无法解释不存在机械合金化条件的非摩擦接触区(例如发动机活塞裙部对应的缸套表面非接触区)的反应层是如何形成的；最终导致自纳米化的效率低，表面纳米晶强化保护层的形成速度较慢。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种金属摩擦磨损表面自纳米化的复合制剂，解决了现有金属摩擦磨损表面自金属摩擦磨损表面自纳米化的复合制剂在润滑油中不能充分分散、需要润滑油裂解碳化参与反应，导致自纳米化的效率低，表面纳米晶强化保护层的形成速度较慢的缺陷。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供的一种金属摩擦磨损表面自纳米化的复合制剂，包括液相组分和固相组分；所述液相组分溶于润滑油基础油中形成溶剂；所述固相组分作为溶质溶于溶剂中而制成复合制剂；其中，所述液相组分中包含金属离子掺杂羟基硅酸盐纳米管；所述固相组分用于在金属摩擦与磨损表面生成保护层。

可选的，所述固相组分中包含层状羟基硅酸盐天然矿粉微粒。

可选的，所述的层状羟基硅酸盐天然矿粉为六方层网复合离子构成的层状硅酸盐矿物；由六方层网复合离子构成的所述层状硅酸盐矿物为叶腊石、滑石、云母、高岭石、蛇纹石、绿泥石、海泡石、蒙脱石中的一种或多种的组合。

可选的，所述液相组分加入润滑油基础油的浓度为50×10^-6-1000×10^-6。

可选的，所述固相组分加入溶剂的浓度为10×10^-6-500×10^-6。