專利名稱：抗磨減摩型潤滑油添加劑及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種潤滑油添加劑，特別是涉及一種基于納米金屬與金屬氧化物顆粒的抗磨減摩型潤滑油添加劑及其制備方法。
背景技術：
在機械設備中，凡存在相對運動的部位如各種摩擦副就會產(chǎn)生摩擦，摩擦積累便會使摩擦副表面產(chǎn)生磨損。摩擦的存在消耗了額外的能量，降低了機械效率。磨損的發(fā)生會逐漸使零部件喪失尺寸精度而失效，造成設備報廢。對于內(nèi)燃機而言，磨損的發(fā)生還會導致汽缸密封性下降，造成燃油燃燒不充分，排放到空氣中對環(huán)境產(chǎn)生污染。因此，在機械設備運行中必須采取各種潤滑措施以減少摩擦和磨損的發(fā)生，其中最常用且最簡便有效的方法是采用潤滑油進行潤滑。在研究與實際應用中發(fā)現(xiàn)，單純采用潤滑油，其潤滑效果尚難以滿足許多應用場合的要求。
近年來，納米金屬材料的制備與應用技術取得了長足的進步，逐漸達到了工業(yè)化生產(chǎn)的水平。納米金屬顆粒材料是指其幾何尺度為1-100nm級的金屬超微顆粒，是介于單個原子與固態(tài)之間的原子集合體。當粒子尺度進入納米量級后，具備許多特殊性質(zhì)如小尺寸效應，量子效應、超順磁性以及超高表面積等，因而在電磁波吸收、高密度磁記錄、尾氣凈化催化、靶向藥物載體等領域得到了廣泛的應用。
最近的研究結果發(fā)現(xiàn)，納米金屬顆粒材料作為潤滑油改進添加劑具有良好的應用前景，所以誕生了以下若干基于此種新材料的技術和產(chǎn)品，下面分別予以評述。
US Patent No.4,204,968公開了一種潤滑油添加劑。其主要的添加材料銅和鉛，尺度為200nm至20000nm。該添加劑顆粒實屬微米范疇，為解決懸浮問題，不得不加入大量的脂類，導致油的粘度變化，從而僅適應40W以上的潤滑油使用。同時，鉛的加入導致環(huán)境污染。
US Patent No.5,523,006公開了另一種潤滑油添加劑。其主要的添加材料銅鎳錫合金以及銅鎳鋅錫合金，尺度為10nm至500nm。為了解決抗氧化及懸浮問題，其顆粒表面包覆了一層高分子膜。這層高分子膜降低了納米顆粒的減摩及承載能力，隔離了金屬成份與機體金屬之間的聯(lián)系，同時，上述金屬合金因晶體結構的關系幾乎無法與鋼鐵機體熔合，所以此種添加劑幾乎無修復功能。此外，由于高分子膜極易在摩擦中破裂，破裂后其內(nèi)部的金屬迅速氧化，從而導致添加劑失效。
中國專利ZL98102795.4也公開了一種納米金屬粉的抗磨潤滑劑。其所添加納米金屬粉為純鉬、鉭、鎳和銅，幾何尺度分別不大于40nm和100nm，添加比例分別為7％、3％、7％、3％，顆粒形狀為團塊狀；其生產(chǎn)時必須先抽真空，在氮氣或惰性氣體保護的條件下進行。由于所添加的銅及鎳為高能金屬且表面無任何保護(否則無需在真空中操作)，在石化行業(yè)中常作為催化劑使用，因此，在使用過程中將會導致潤滑油本體變質(zhì)，酸度上升對機體的造成腐蝕。無保護的團塊狀顆粒會在油中形成不可分散的大塊的硬團聚，不但無法保證懸浮而且會加重摩擦磨損。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術中的不足，提供一種采用復合結構球形納米金屬顆粒材料的抗磨減摩型潤滑油添加劑及其制備方法。
本發(fā)明的技術方案概述如下一種抗磨減摩型潤滑油添加劑，按重量百分比由下列組分構成，鋁、鈦、三氧化二鋁和二氧化鈦顆粒，粒徑尺度為10-200nm，含量為1-5％，基礎油或成品潤滑油，含量為93-98％，分散添加劑，含量為1-2％，鋁、鈦、三氧化二鋁和二氧化鈦顆粒的比例按重量比為3.5-4.5∶3.5-4.5∶0.5-1.5∶0.5-1.5。
分散添加劑可以是T154、T202、T101之一。
鋁、鈦、三氧化二鋁和二氧化鈦顆粒的重量比最好為4∶4∶1∶1。
鋁、鈦、三氧化二鋁和二氧化鈦的顆粒含量以2％為最好，基礎油或成品潤滑油含量最好為96％；分散添加劑含量最好為2％。
抗磨減摩型潤滑油添加劑的制備方法，它包括下列步驟(1)按重量百分比稱量出下列組分，鋁、鈦、三氧化二鋁和二氧化鈦顆粒，粒徑尺度為10-200nm，含量為1-5％，基礎油或成品潤滑油，含量為93-98％，分散添加劑，含量為1-2％，鋁、鈦、三氧化二鋁和二氧化鈦顆粒的比例按重量比為3.5-4.5∶3.5-4.5∶0.5-1.5∶0.5-1.5；(2)將上述原料放入容器中，進行機械攪拌混和20-40分鐘；(3)將混和物連同容器放入超聲波振蕩器中進行超聲波振蕩20-40分鐘，即制得抗磨減摩型潤滑油添加劑。
機械攪拌混和時間為30分鐘為宜。
超聲波振蕩時間為最好是30分鐘。
本發(fā)明所采用的兩種金屬納米顆粒，其形態(tài)為球形，如圖1所示、兩種金屬氧化物顆粒，其形態(tài)為空心球殼，如圖2所示。其球形顆粒的最外層覆蓋有一層厚度為1-4nm的該種金屬的單晶氧化物膜，且此氧化物覆膜與內(nèi)部金屬核心在晶格結構上為共格關系，如圖3所示。此共格關系的氧化物覆膜異常致密，阻止了外界氧及其它物質(zhì)的侵入，同時也防止了內(nèi)部的純金屬與外界油介質(zhì)的接觸，這樣一方面避免了納米金屬顆粒被氧化，同時也避免了納米金屬顆粒富含懸鍵的高活性表面原子對潤滑油本身的催化作用。這是本發(fā)明不同于其它現(xiàn)有技術的核心之處，也是保證采用納米金屬顆粒制造潤滑油添加劑取得成功的原因所在。本發(fā)明的制備環(huán)境為開放空間，即不需要真空設備及惰性氣體保護。本發(fā)明與現(xiàn)有產(chǎn)品相比，具有抗磨減摩效果好，對所施加之潤滑油無不良影響，制備工藝方法簡單，成本低以及對環(huán)境無污染的特點。


圖1為納米金屬顆粒的TEM形貌圖2為納米金屬氧化物顆粒的TEM形貌圖3為納米金屬顆粒的HRTEM形貌具體實施方式
下面結合具體實施例對本發(fā)明做進一步的說明實施例1.稱取粒徑尺度為10-200nm的鋁0.35g、鈦0.45g、三氧化二鋁0.05g和二氧化鈦0.15g，基礎油98g，T154 1g，放入容器中，進行機械攪拌混和20分鐘；將混和物連同容器放入超聲波振蕩器中進行超聲波振蕩20分鐘，即制得抗磨減摩型潤滑油添加劑。
實施例2.稱取粒徑尺度為10-200nm的鋁1.35g、鈦1.05g、三氧化二鋁0.15g和二氧化鈦0.45g，成品潤滑油95g，T202 2g，放入容器中，進行機械攪拌混和30分鐘；將混和物連同容器放入超聲波振蕩器中進行超聲波振蕩30分鐘，即制得抗磨減摩型潤滑油添加劑。
實施例3.稱取粒徑尺度為10-200nm的鋁1.75g、鈦2.25g、三氧化二鋁0.5g和二氧化鈦0.5g，成品潤滑油93g，T101 2g，放入容器中，進行機械攪拌混和40分鐘；將混和物連同容器放入超聲波振蕩器中進行超聲波振蕩40分鐘，即制得抗磨減摩型潤滑油添加劑。
實施例4.稱取粒徑尺度為10-200nm的鋁0.8g、鈦0.8g、三氧化二鋁0.2g和二氧化鈦0.2g，基礎油96g，T202 2g，放入容器中，進行機械攪拌混和30分鐘；將混和物連同容器放入超聲波振蕩器中進行超聲波振蕩30分鐘，即制得抗磨減摩型潤滑油添加劑。
實施例5.
四球試驗
按實例4配方制備的添加劑，按1∶10的比例加入到潤滑油中，在四球試驗機上進行抗磨性及極壓性測定實驗，其結果如下表所示 由測試結果可見，在加入本添加劑后，抗磨性提高了14.3％，承載能力提高了10％實施例6.
臺架試驗按實施例3所述配方制備的添加劑，按1∶10的比例加入到潤滑油中，在發(fā)動機臺架上進行潤滑性實驗，其結果如下表所示 由測試結果可見，在加入本添加劑后，反托扭矩減低了14.3％，潤滑指數(shù)提高了10％。
權利要求
1.一種抗磨減摩型潤滑油添加劑，其特征是按重量百分比由下列組分構成，鋁、鈦、三氧化二鋁和二氧化鈦顆粒，粒徑尺度為10-200nm，含量為1-5％，基礎油或成品潤滑油，含量為93-98％，分散添加劑，含量為1-2％，所述鋁、鈦、三氧化二鋁和二氧化鈦顆粒的比例按重量比為3.5-4.5∶3.5-4.5∶0.5-1.5∶0.5-1.5。
2.據(jù)權利要求1所述的抗磨減摩型潤滑油添加劑，其特征在于所述的分散添加劑為T154、T202、T101之一。
3.根據(jù)權利要求1所述的抗磨減摩型潤滑油添加劑，其特征在于所述的鋁、鈦、三氧化二鋁和二氧化鈦顆粒的重量比為4∶4∶1∶1。
4.根據(jù)權利要求1所述的抗磨減摩型潤滑油添加劑，其特征在于所述鋁、鈦、三氧化二鋁和二氧化鈦的顆粒含量為2％，基礎油或成品潤滑油含量為96％；分散添加劑含量為2％。
5.一種抗磨減摩型潤滑油添加劑的制備方法，其特征是，它包括下列步驟(1)按重量百分比稱量出下列組分，鋁、鈦、三氧化二鋁和二氧化鈦顆粒，粒徑尺度為10-200nm，含量為1-5％，基礎油或成品潤滑油，含量為93-98％，分散添加劑，含量為1-2％，所述鋁、鈦、三氧化二鋁和二氧化鈦顆粒的比例按重量比為3.5-4.5∶3.5-4.5∶0.5-1.5∶0.5-1.5；(2)將上述原料放入容器中，進行機械攪拌混和20-40分鐘；(3)將混和物連同容器放入超聲波振蕩器中進行超聲波振蕩20-40分鐘，即制得抗磨減摩型潤滑油添加劑。
6.根據(jù)權利要求5所述的抗磨減摩型潤滑油添加劑的制備方法，其特征在于所述的機械攪拌混和時間為30分鐘。
7.根據(jù)權利要求5所述的抗磨減摩型潤滑油添加劑的制備方法，其特征在于所述的超聲波振蕩時間為30分鐘。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種抗磨減摩型潤滑油添加劑及其制備方法，按重量百分比量取下列組分:鋁、鈦、三氧化二鋁和二氧化鈦顆粒，粒徑尺度為10－200nm，含量為1－5％，基礎油或成品潤滑油，含量為93－98％，分散添加劑，含量為1－2％，鋁、鈦、三氧化二鋁和二氧化鈦顆粒的比例按重量比為3.5－4.5∶3.5－4.5∶0.5－1.5∶0.5－1.5，放入同一容器中，進行機械攪拌混和20－40分鐘，將混和物連同容器放入超聲波振蕩器中，進行超聲波振蕩20－40分鐘獲得，它具有抗磨減摩效果好，對所施加之潤滑油無不良影響，制備工藝方法簡單，成本低以及對環(huán)境無污染的特點。
文檔編號C10M103/04GK1417308SQ02149209
公開日2003年5月14日 申請日期2002年11月6日 優(yōu)先權日2002年11月6日
發(fā)明者柳剛, 秦伯雄, 范榮煥, 孫月海, 劉慶廉, 梅鳳德, 融占良 申請人:天津大學