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纳米双核自修复润滑抗磨损材料

纳米双核自修复润滑抗磨损材料

1、        简介

本项目的核心技术是一种具有自主知识产权的新型润滑油脂添加剂及其生产工艺。该产品采用两种具有特殊结构的纳米材料制备,有良好的自修复和润滑抗磨损性能。

纳米双核自修复润滑抗磨损材料主要用作多功能润滑油、脂添加剂。可直接与基础油脂复配形成具有修复以及抗磨、承载、节能降噪和长寿命等功能的特种润滑油脂;亦可作为专有节能修复抗磨剂用于各种车辆、舰船以及石油化工机械和矿山机械等大型机械设备的润滑系统。

2、基本抗磨、修复机理

摩擦是机械磨损的根本原因。机械磨损最危险的时刻,在于停止几十分钟(甚至更长)后重新启动的第一分钟。此时的磨损约占总磨损的 70% 。机械静止时,在地球引力的作用下,机油从各个摩擦副缝隙回流入机油盘底部,此时,摩擦副之间的油膜已经消失。因此,如何减少或消除机器启动时润滑油保护空白时段成为润滑油添加剂技术的关键。

本项目所涉及的核心技术-纳米双核润滑材料可以很好的解决这一问题。当物质处于纳米量级时,其重要特点之一是熔点大幅降低。在摩擦过程中由于摩擦热使纳米微粒在磨损表面处于熔化或半熔化状态,从而与摩擦副表面形成微区固溶体,于磨损表面形成一层结构稳定的、承载能力优异的金属合金自修复层。另一方面,由于纳米微粒高的反应活性和特殊的具有低剪切强度的层状结构,使其在摩擦过程中易于在摩擦表面形成吸附层或化学反应层,从而大幅度降低摩擦表面的剪切强度,降低了摩擦系数,起到良好的润滑、减摩效应。同时,这种良好的润滑、减摩效应还可以在一定程度上增强金属合金自修复层的稳定性。

基于上述机理,本材料可同时实现在机器运转过程中对摩擦副表面的自修复和降低摩擦力的作用,进而起到节油、抗磨、降噪和长寿命等功能,适合于各种机器在多种工况条件下的摩擦、磨损和养护问题。

3、国内、外同类产品比较

润滑油是各种机械设备运行过程中必备的重要组分之一,它保障了机械设备的正常运转,并可在设备运行过程中起到节能、降噪、延长机器使用寿命等多种功效。长期以来,人们主要将注意力集中在通过减少摩擦来实现降低磨损、减少磨耗,在润滑油产品方面未有人关注到摩擦过程中与摩擦表面产生的微裂纹、微划伤的修复功能,无论是美国标准、欧洲标准还是中国标准均未列入或涉及。

目前,在市场上提出具有自修复功能的添加剂产品主要有三种:

1.       聚合物类。聚合物单体,如:美国JB;聚合物颗粒,如:珠海振泰。

2.       无机矿物类。以羟基硅酸镁为主,如:深圳磨圣,北京哈克。

3.       金属类。以纳米铜微粒为主,如:北京特耐磨、焦作彼德上校、大连ACC

其中无机矿物纳米添加剂和金属纳米添加剂由于都是采用物理方法制备,在制备成粉体材料后进行后处理,因此在油中都存在沉淀和氧化的问题;而聚合物单体或颗粒作为自修复添加剂其摩擦过程中形成的修复层为聚合物,其强度有限,另外采用聚合物作为添加剂以在使用过程中形成油泥,可能导致阻塞油路的畅通。

我们的技术在前期工作中采用原位表面修饰法,将表面修饰剂以共价键或其它强化学键的方式结合于纳米微粒的表面,制备有机-无机复合的金属及金属化合物纳米微粒,从根本上解决了纳米微粒的分散性问题,实现了纳米微粒在润滑油中均匀、良好的分散,显示出了独特的纳米摩擦学效应,修复、抗磨性能显著优于同类产品。

4、使用范围及方法

本材料主要用作多功能润滑油、脂添加剂,可直接用基础油、脂复配形成具有修复以及抗磨、承载和节能降噪等功能的特种润滑油、脂;亦可作为专用节能修复抗磨剂用于各种军队机械装备、车辆、船舶以及石油化工机械和矿山机械等大型机械设备的润滑系统。

本产品的正常使用量为润滑油总量的0.50%。如果磨损严重,可以增加用量,但一般不超过润滑油总量的1.5%。对于刚过磨合期的新车,建议使用剂量0.25%,可起到很好的维护保养作用。

5、实际应用试验

本项已基本完成纳米材料制备、与基础油及各种添加剂的复配及性能优化等前期工作,进行的实际行车试验也已取得较好前期试验结果。初步行车试验表明,纳米双核添加剂以0.5%添加到发动机油中时可实现:

l  修复磨损、划伤表面,延长机器使用寿命;

l  降低能耗5%10%;(柴油发动机:3-5%;汽油发动机:5-10%

l  降低噪音510分贝;

l  减少积碳20%30%

l  在极压工况下保护机器磨损表面,使磨损降至最低;

l  恢复气缸压力(增加10%以上)、提高加速性能,提高动力;

l  降温、降振、降低排放。

在家电行业的应用工作中,本项目已完成基础油的选定、添加剂的复配等工作,纳米双核复合润滑油脂在电机轴承、压缩机等家用电器驱动系统中的性能、寿命试验正在进行中。
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