本申請屬于潤滑材料，具體涉及一種潤滑液、機械設(shè)備及其應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、隨著納米技術(shù)的發(fā)展，納米潤滑液在機械加工等領(lǐng)域逐漸展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用前景。納米材料以其大比表面積、高熔點、低硬度等一系列特征為基礎(chǔ)，通過微軸承、微填充、納米自修復(fù)膜等摩擦學(xué)機制，發(fā)揮優(yōu)異的潤滑性能。許多金屬基、氧化物基、硫化物基、陶瓷基納米材料已在實際生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用。

2、申請?zhí)枮?02211360656.5的專利公開了一種納米流體潤滑液，該種納米流體潤滑液由十二烷基硫酸鈉、油酸、修飾納米材料和基礎(chǔ)油制備得到。具體的，所述修飾納米材料包括納米材料以及用于對納米材料進行修飾的表面修飾物；所述表面修飾物為飽和或單不飽和的烷基長鏈。該專利利用十二烷基硫酸鈉在略低于其臨界成膠濃度下對烷基修飾納米材料的范德華牽引作用，在保證納米材料的分散穩(wěn)定性的同時，提升了納米流體潤滑液的流動性，可以在微量潤滑等高流動性需求的工況下使用。

3、從上述專利制備的潤滑液的摩擦系數(shù)測定效果來看，修飾納米材料添加量與摩擦系數(shù)之間呈現(xiàn)先反比后正比的關(guān)系。具體來說，當(dāng)修飾納米材料添加量為0.04wt％時，摩擦系數(shù)為0.07；修飾納米材料添加量為0.06wt％時，摩擦系數(shù)降至最低為0.067；修飾納米材料添加量為0.08wt％時，摩擦系數(shù)則增加至0.069。盡管該專利提出的油基潤滑液具有較低的摩擦系數(shù)，但其添加量較高，單位修飾納米材料的潤滑效能有必要進一步提升，以適應(yīng)機械行業(yè)發(fā)展對低成本、低摩擦系數(shù)潤滑液的需求。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本申請的第一目的在于提供一種潤滑效能高的新型潤滑液，通過以下技術(shù)方案得以實現(xiàn)：

2、一種潤滑液，以質(zhì)量百分比計算，包括0.01～0.1wt％第一凝膠因子、0.05～0.7wt％的第二凝膠因子、0.01～0.5wt％的修飾納米材料及98.70～99.93wt％的基礎(chǔ)液；所述修飾納米材料包括納米材料以及用于對納米材料進行修飾的極壓劑；所述極壓劑為包含有硫、磷、氯元素中的一種或幾種的飽和或單不飽的烷基長鏈；所述納米材料為管狀納米材料；所述基礎(chǔ)液為油或水；當(dāng)基礎(chǔ)液為油時，所述第一凝膠因子包括硫酸鈉類有機物、磺酸鈉類有機物中的一種或幾種，所述第二凝膠因子包括羧酸類有機物；當(dāng)基礎(chǔ)液為水時，所述第一凝膠因子包括羧酸類有機物，所述第二凝膠因子包括硫酸鈉類有機物、磺酸鈉類有機物中的一種或幾種。

3、首先，需要指出的是，在本申請的第一凝膠因子和第二凝膠因子濃度設(shè)計下，凝膠因子整體在潤滑液中的濃度低于臨界成膠濃度，因此本申請的潤滑液具有一定的流動性，為納米流體潤滑液。其次，本申請通過對第一凝膠因子、第二凝膠因子濃度的調(diào)整，主要提供了兩種潤滑液，一種是水基潤滑液，另一種油基潤滑液。申請人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)基礎(chǔ)液采用去離子水時，通過調(diào)整十二烷基硫酸鈉和油酸等的配比，增加十二烷基硫酸鈉的添加量，減少油酸等的添加量，利用十二烷基硫酸鈉凝膠因子和油酸等凝膠因子的比配關(guān)系，可以實現(xiàn)水基納米潤滑液的持久穩(wěn)定分散。再次，本申請中納米材料僅能為管狀納米材料，采用其他形態(tài)的納米材料，極壓劑無法對其進行穩(wěn)定修飾，主要原因在于管狀納米材料可以提供更多的表面區(qū)域進行修飾，其不僅外部可以通過化學(xué)反應(yīng)引入不同的功能團，而內(nèi)表面也可以進行相應(yīng)的修飾。而如石墨烯等二維平面結(jié)構(gòu)雖然提供了大的表面面積，但相對于管狀納米材料，其表面修飾的多樣性和方法略顯有限。

4、作為優(yōu)選，以質(zhì)量百分比計算，潤滑液包括0.01wt％～0.1wt％第一凝膠因子、0.05wt％～0.7wt％第二凝膠因子、0.01wt％～0.03wt％修飾納米材料和99.17wt％～99.93wt％基礎(chǔ)液。

5、作為優(yōu)選，所述含硫元素的極壓劑包括十二烷基硫醇、硫化異丁烯、二丁基硫化物、二辛基二硫化物、二苯基硫化物中的一種或幾種；所述含磷元素的極壓劑包括磷酸三甲酚酯、磷酸三乙酯、亞磷酸二正丁酯中的一種或幾種；所述含氯元素的極壓劑包括氯化石蠟、氯化油脂中的一種或幾種；所述硫酸鈉類有機物包括十二烷基硫酸鈉；磺酸鈉類有機物包括對甲基苯磺酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉中的一種或幾種；所述括羧酸類有機物包括油酸、亞油酸、亞麻酸、棕櫚油酸中的一種或幾種。

6、作為優(yōu)選，所述納米材料包括金屬、金屬氧化物、氮化物、聚合物、陶瓷基、稀土基、碳基納米材料中的任意一種或者幾種。其中，所述金屬包括但不限于銅、鎳、鋁、銀、鐵、鈷、鎢；金屬氧化物包括但不限于二氧化鈦、氧化鋅、氧化銅、氧化鐵；氮化物包括但不限于氮化硼；聚合物包括但不限于聚苯乙烯、聚氨酯、聚丙烯；陶瓷基包括但不限于氧化鋁、二氧化硅；稀土基包括但不限于氧化鑭、氟化鑭；碳基包括但不限于單壁碳納米管、多壁碳納米管。

7、作為優(yōu)選，納米材料在其納米維度上的尺寸為0.1～100nm，在非納米維度上的尺寸小于等于2μm。優(yōu)選的，納米材料在其納米維度上的尺寸為1～50nm。優(yōu)選的，納米材料在其納米維度上的尺寸為5～20nm。本條技術(shù)方案通過調(diào)節(jié)納米材料的尺寸可以有效平衡納米材料在液相介質(zhì)中的重力、浮力、表面張力及與凝膠因子間的牽引力。

8、本申請的第二目的在于提出上述潤滑液在機械設(shè)備潤滑領(lǐng)域中的應(yīng)用。

9、本申請的第三目的在于提供一種機械設(shè)備潤滑方法，使用上述的潤滑液；所述機械設(shè)備待潤滑部位的材料包含有鐵元素。

10、作為優(yōu)選，在使用潤滑液對機械設(shè)備進行潤滑時，施加荷電電壓對潤滑過程進行催化。

11、作為優(yōu)選，施加荷電電壓為-2kv～-8kv；潤滑液中修飾納米材料的質(zhì)量百分比為0.01～0.03wt％；潤滑載荷為98～392n。優(yōu)選的，當(dāng)基礎(chǔ)液為水時，施加荷電電壓為-2kv、潤滑液中修飾納米材料的質(zhì)量百分比為0.01wt％，載荷為196n；當(dāng)基礎(chǔ)液為油時，施加荷電電壓為-2kv、潤滑液中修飾納米材料的質(zhì)量百分比為0.01wt％，載荷為196n。優(yōu)選的，施加荷電電壓為-4kv或-8kv、潤滑液中修飾納米材料的質(zhì)量百分比為0.02wt％，載荷為196n。優(yōu)選的，施加荷電電壓為-6kv、潤滑液中修飾納米材料的質(zhì)量百分比為0.03wt％，載荷為196n。

12、本申請的第四目的在于提供一種機械設(shè)備，所述機械設(shè)備設(shè)有保護膜，所述保護膜由上述任一項所述的機械設(shè)備潤滑方法形成。

13、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請具有以下有益效果：

14、本申請通過使用包含有特殊元素的極壓劑對納米材料進行修飾，可以大幅度提升單位修飾納米材料的潤滑效能，且潤滑液的分散穩(wěn)定性極高，凈測試修飾納米材料可以在油基或水基潤滑劑中分散數(shù)月之久。

15、針對本申請的潤滑液的靜電催化成膜效應(yīng)，申請人發(fā)現(xiàn)使用本申請的潤滑液對包含有鐵元素的摩擦面進行潤滑時，在特定的修飾納米材料質(zhì)量百分比、荷電電壓及載荷范圍內(nèi)，特別是三參數(shù)的特定選值下，可以通過在潤滑部位形成有硫化亞鐵等無機保護膜，進一步降低機械設(shè)備中潤滑部位的摩擦系數(shù)，提升單位修飾納米材料的潤滑效能。

技術(shù)特征：

1.一種潤滑液，其特征在于，以質(zhì)量百分比計算，包括0.01～0.1wt％第一凝膠因子、0.05～0.7wt％的第二凝膠因子、0.01～0.5wt％的修飾納米材料及98.70～99.93wt％的基礎(chǔ)液；所述修飾納米材料包括納米材料以及用于對納米材料進行修飾的極壓劑；所述極壓劑為包含有硫、磷、氯元素中的一種或幾種的飽和或單不飽的烷基長鏈；所述納米材料為管狀納米材料；所述基礎(chǔ)液為油或水；當(dāng)基礎(chǔ)液為油時，所述第一凝膠因子包括硫酸鈉類有機物、磺酸鈉類有機物中的一種或幾種，所述第二凝膠因子包括羧酸類有機物；當(dāng)基礎(chǔ)液為水時，所述第一凝膠因子包括羧酸類有機物，所述第二凝膠因子包括硫酸鈉類有機物、磺酸鈉類有機物中的一種或幾種。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種潤滑液，其特征在于，所述含硫元素的極壓劑包括十二烷基硫醇、硫化異丁烯、二丁基硫化物、二辛基二硫化物、二苯基硫化物中的一種或幾種；所述含磷元素的極壓劑包括磷酸三甲酚酯、磷酸三乙酯、亞磷酸二正丁酯中的一種或幾種；所述含氯元素的極壓劑包括氯化石蠟、氯化油脂中的一種或幾種；所述硫酸鈉類有機物包括十二烷基硫酸鈉；磺酸鈉類有機物包括對甲基苯磺酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉中的一種或幾種；所述括羧酸類有機物包括油酸、亞油酸、亞麻酸、棕櫚油酸中的一種或幾種。

3.權(quán)利要求1或2所述的潤滑液在機械設(shè)備潤滑領(lǐng)域中的應(yīng)用。

4.一種機械設(shè)備潤滑方法，其特征在于，使用權(quán)利要求1或2所述的潤滑液；所述機械設(shè)備待潤滑部位的材料包含有鐵元素。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種機械設(shè)備潤滑方法，其特征在于，在使用潤滑液對機械設(shè)備進行潤滑時，施加荷電電壓對潤滑過程進行催化。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種機械設(shè)備潤滑方法，其特征在于，施加荷電電壓為-2kv～-8kv；潤滑液中修飾納米材料的質(zhì)量百分比為0.01～0.03wt％；潤滑載荷為98～392n。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種機械設(shè)備潤滑方法，其特征在于，當(dāng)基礎(chǔ)液為水時，施加荷電電壓為-8kv、潤滑液中修飾納米材料的質(zhì)量百分比為0.01wt％，載荷為196n；當(dāng)基礎(chǔ)液為油時，施加荷電電壓為-2kv、潤滑液中修飾納米材料的質(zhì)量百分比為0.01wt％，載荷為196n。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種機械設(shè)備潤滑方法，其特征在于，施加荷電電壓為-4kv、潤滑液中修飾納米材料的質(zhì)量百分比為0.02wt％，載荷為196n。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種機械設(shè)備潤滑方法，其特征在于，施加荷電電壓為-6kv、潤滑液中修飾納米材料的質(zhì)量百分比為0.03wt％，載荷為196n。

10.一種機械設(shè)備，其特征在于，所述機械設(shè)備設(shè)有保護膜，所述保護膜由權(quán)利要求4～9任一項所述的潤滑方法形成。

技術(shù)總結(jié)
本申請屬于潤滑材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種潤滑液、機械設(shè)備及其應(yīng)用。本申請通過使用包含有特殊元素的極壓劑對納米材料進行修飾，可以大幅度降低納米流體潤滑液的摩擦系數(shù)，且潤滑液的分散穩(wěn)定性極高，凈測試修飾納米材料可以在油基或水基潤滑劑中分散數(shù)月之久。針對本申請的潤滑液的靜電催化成膜效應(yīng)，申請人發(fā)現(xiàn)使用本申請的潤滑液對包含有鐵元素的摩擦面進行潤滑時，在特定的修飾納米材料質(zhì)量百分比、荷電電壓及載荷范圍內(nèi)，特別是三參數(shù)的特定選值下，可以通過在潤滑部位促進形成有硫化亞鐵等無機保護膜，進一步降低機械設(shè)備中潤滑部位的摩擦系數(shù)。

技術(shù)研發(fā)人員：張若沖,林新建,許雪峰,胡曉冬,王明環(huán)
受保護的技術(shù)使用者：浙江工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/17