本發(fā)明涉及磁性液體潤滑領(lǐng)域，具體的涉及磁性液體在織構(gòu)并磁化的不銹鋼表面潤滑的方法。
背景技術(shù)：
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進入21世紀，全球能源危機日益嚴重。因此高能效，低污染及更環(huán)保的生產(chǎn)和生活方式成為許多研究人員共同追求的目標(biāo)。而摩擦學(xué)(Tribology)作為一門以節(jié)約資源、能源和保護生態(tài)環(huán)境為主要研究目標(biāo)的應(yīng)用學(xué)科，以其實用性強，涉及面廣等優(yōu)勢，在工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究等領(lǐng)域中引起了廣泛的重視。
在摩擦學(xué)研究領(lǐng)域中，機械表面工程隨著生產(chǎn)力的發(fā)展和適應(yīng)生產(chǎn)的需要而成為了摩擦學(xué)研究領(lǐng)域的重要分支。表面工程，是經(jīng)表面處理后，通過表面涂覆，表面改性或多種表面技術(shù)復(fù)合處理，改變固體金屬表面或非金屬表面的形態(tài)、化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)和應(yīng)力狀況，以獲得所需要表面性能的系統(tǒng)工程。常見的表面工程處理技術(shù)有表面冶金及粘涂技術(shù)，包括表面堆焊、熱噴涂和粘涂技術(shù)，表面薄膜層技術(shù)包括電鍍、氣相沉積和電火花表面強化技術(shù)，還有表面熱處理及高能量密度表面處理技術(shù)包括表面化學(xué)熱處理和高能量密度表面處理技術(shù)等等。這些表面處理技術(shù)大大減少了減少摩擦副接觸表面間的黏著磨損、疲勞磨損、沖蝕磨損和腐蝕磨損等等表面磨損失效，并改善了接觸表面間的潤滑狀況，從而提高了機器零部件的使用壽命，改變了機械設(shè)備的性能、質(zhì)量和運行狀況。因此，大力發(fā)展表面工程技術(shù)，對降低生產(chǎn)成本，提高能耗效率以達到節(jié)能低碳的目的具有重要意義。
磁性液體簡稱磁流體，是一種新型的功能材料，通過將眾多的鐵磁性或亞鐵磁性微粒高度彌散于液態(tài)載液中而構(gòu)成的一種高穩(wěn)定性的膠體溶液。常用的磁性顆粒為Fe3O4顆粒，其粒徑大約在10nm左右。載液，又稱為基液，一般為非導(dǎo)電性液體，如水、煤油、酯、硅油、氟醚等等，載液不同，則磁性液體的特性也不相同。表面活性劑，也稱為分散劑或穩(wěn)定劑，通常采用的是水、碳氫化合物、酯、精制合成油及氟碳基化合物等。如何使得磁性顆粒穩(wěn)定的分散在基液中以及磁性液體與基體的結(jié)合力是有效提高機械零部件耐磨損的關(guān)鍵。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
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本發(fā)明的目的是提供磁性液體在織構(gòu)并磁化的不銹鋼表面潤滑的方法，該方法制得的織構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，且提高了潤滑效果和潤滑膜承載能力，且使用的磁性液體穩(wěn)定性好，可以長期使用。
磁性液體在織構(gòu)并磁化的不銹鋼表面潤滑的方法，包括以下步驟：
(1)磁性液體的制備
a)按照mol(Fe3+)：mol(Fe2+)＝(2-1)：1的比例，將FeCl3·7H2O、FeSO4·6H2O加入到盛有70℃超純水的三口燒瓶中，同時向三口燒瓶中持續(xù)通入稀有氣體；
b)攪拌至固體顆粒完全溶解后，迅速加入過量氫氧化鈉水溶液，同時進行強烈攪拌；攪拌30min后，調(diào)節(jié)液體溫度為40-70℃，調(diào)節(jié)液體pH為5-7，然后加入羧基硅氧烷表面活性劑，保證液體中羧基硅氧烷表面活性劑與四氧化三鐵納米磁性顆粒的質(zhì)量比為1：(1-10)，攪拌5-10h，然后用磁鐵進行固液分離，并用超純水及無水乙醇洗滌黑色粘稠物2-5次；
c)將步驟b)制得的黑色粘稠物用離心機離心，然后置于真空干燥箱中干燥，得到羧基硅氧烷包覆的磁性顆粒；
d)將步驟c)制得的羧基硅氧烷包覆的磁性顆粒研磨，去除大顆粒，然后攪拌分散到硅油基液中，得到硅油基磁性液體；
(2)分別采用400#、800#和1000#金相砂紙對不銹鋼表面進行打磨至表面粗糙度降低至50-70nm，然后用丙酮在500W的功率下超聲清洗15-30min，放入干燥箱中干燥；
(3)在打磨好的不銹鋼表面均勻的涂上光刻膠，隨后將其表面覆蓋掩膜版，進行曝光、顯影和堅膜處理，得到微結(jié)構(gòu)圖形；
(4)采用微電解加工技術(shù)除去不銹鋼表面光刻膠未涂覆的材料，形成表面織構(gòu)，然后對表面通過充磁機脈沖磁化，構(gòu)建微細磁針磁極陣列，并聚集剩磁磁場，將步驟(1)制得的硅油基磁性液體保留在摩擦接觸點上，從而實現(xiàn)磁性液體在織構(gòu)并磁化的不銹鋼表面起到潤滑的作用。
作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟b)中加入過量氫氧化鈉水溶液，使得溶液中mol(Fe3+)：mol(OH-)＝1：(4-10)。
作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟c)中，所述干燥的溫度為40-70℃，所述干燥的時間為8-10h。
作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟(1)中，所述超純水在25℃時的電阻率為18.25MΩ·cm。
作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟d)中，所述硅油基液的粘度為5000-10000cSt。
作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟d)中，羧基硅氧烷包覆的磁性顆粒與硅油基液的質(zhì)量比為1：(1-10)。
作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟(2)中，所述干燥的溫度為90-100℃，所述干燥的時間為1-3h。
作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟(3)中，所述堅膜的溫度為130-135℃，堅膜時間為30min。
其中，羧基硅氧烷的結(jié)構(gòu)如下：
本發(fā)明具有以下有益效果：
本發(fā)明采用羧基硅氧烷作為表面活性劑，來包覆納米四氧化三鐵顆粒，然后分散與硅油基液中制得的硅油基磁性液體分散性好，可以長時間穩(wěn)定使用，其在不銹鋼表面能有效改善不銹鋼表面的潤滑性能。
具體實施方式：
為了更好的理解本發(fā)明，下面通過實施例對本發(fā)明進一步說明，實施例只用于解釋本發(fā)明，不會對本發(fā)明構(gòu)成任何的限定。
實施例1
磁性液體在織構(gòu)并磁化的不銹鋼表面潤滑的方法，包括以下步驟：
(1)磁性液體的制備
a)按照mol(Fe3+)：mol(Fe2+)＝2：1的比例，將FeCl3·7H2O、FeSO4·6H2O加入到盛有70℃超純水的三口燒瓶中，同時向三口燒瓶中持續(xù)通入稀有氣體；
b)攪拌至固體顆粒完全溶解后，迅速加入過量氫氧化鈉水溶液，使得溶液中mol(Fe3+)：mol(OH-)＝1：4，同時進行強烈攪拌；攪拌30min后，調(diào)節(jié)液體溫度為40℃，調(diào)節(jié)液體pH為5-7，然后加入羧基硅氧烷表面活性劑，保證液體中羧基硅氧烷表面活性劑與四氧化三鐵納米磁性顆粒的質(zhì)量比為1：1，攪拌5h，然后用磁鐵進行固液分離，并用超純水及無水乙醇洗滌黑色粘稠物2-5次；
c)將步驟b)制得的黑色粘稠物用離心機離心，然后置于真空干燥箱中于40℃下干燥8h，得到羧基硅氧烷包覆的磁性顆粒；
d)將步驟c)制得的羧基硅氧烷包覆的磁性顆粒研磨，去除大顆粒，然后攪拌分散到粘度為5000cSt的硅油基液中，得到硅油基磁性液體；其中，羧基硅氧烷包覆的磁性顆粒與硅油基液的質(zhì)量比為1：1；
(2)分別采用400#、800#和1000#金相砂紙對不銹鋼表面進行打磨至表面粗糙度降低至50-70nm，然后用丙酮在500W的功率下超聲清洗15-30min，放入干燥箱中于90-100℃下干燥1h；
(3)在打磨好的不銹鋼表面均勻的涂上光刻膠，隨后將其表面覆蓋掩膜版，進行曝光、顯影和堅膜處理，得到微結(jié)構(gòu)圖形；
(4)采用微電解加工技術(shù)除去不銹鋼表面光刻膠未涂覆的材料，形成表面織構(gòu)，然后對表面通過充磁機脈沖磁化，構(gòu)建微細磁針磁極陣列，并聚集剩磁磁場，將步驟(1)制得的硅油基磁性液體保留在摩擦接觸點上，從而實現(xiàn)磁性液體在織構(gòu)并磁化的不銹鋼表面起到潤滑的作用。
實施例2
磁性液體在織構(gòu)并磁化的不銹鋼表面潤滑的方法，包括以下步驟：
(1)磁性液體的制備
a)按照mol(Fe3+)：mol(Fe2+)＝1：1的比例，將FeCl3·7H2O、FeSO4·6H2O加入到盛有70℃超純水的三口燒瓶中，同時向三口燒瓶中持續(xù)通入稀有氣體；
b)攪拌至固體顆粒完全溶解后，迅速加入過量氫氧化鈉水溶液，使得溶液中mol(Fe3+)：mol(OH-)＝1：10，同時進行強烈攪拌；攪拌30min后，調(diào)節(jié)液體溫度為70℃，調(diào)節(jié)液體pH為5-7，然后加入羧基硅氧烷表面活性劑，保證液體中羧基硅氧烷表面活性劑與四氧化三鐵納米磁性顆粒的質(zhì)量比為1：10，攪拌10h，然后用磁鐵進行固液分離，并用超純水及無水乙醇洗滌黑色粘稠物2-5次；
c)將步驟b)制得的黑色粘稠物用離心機離心，然后置于真空干燥箱中于70℃下干燥10h，得到羧基硅氧烷包覆的磁性顆粒；
d)將步驟c)制得的羧基硅氧烷包覆的磁性顆粒研磨，去除大顆粒，然后攪拌分散到粘度為10000cSt的硅油基液中，得到硅油基磁性液體；其中，羧基硅氧烷包覆的磁性顆粒與硅油基液的質(zhì)量比為1：10；
(2)分別采用400#、800#和1000#金相砂紙對不銹鋼表面進行打磨至表面粗糙度降低至50-70nm，然后用丙酮在500W的功率下超聲清洗15-30min，放入干燥箱中于90-100℃下干燥3h；
(3)在打磨好的不銹鋼表面均勻的涂上光刻膠，隨后將其表面覆蓋掩膜版，進行曝光、顯影和堅膜處理，得到微結(jié)構(gòu)圖形；
(4)采用微電解加工技術(shù)除去不銹鋼表面光刻膠未涂覆的材料，形成表面織構(gòu)，然后對表面通過充磁機脈沖磁化，構(gòu)建微細磁針磁極陣列，并聚集剩磁磁場，將步驟(1)制得的硅油基磁性液體保留在摩擦接觸點上，從而實現(xiàn)磁性液體在織構(gòu)并磁化的不銹鋼表面起到潤滑的作用。
實施例3
磁性液體在織構(gòu)并磁化的不銹鋼表面潤滑的方法，包括以下步驟：
(1)磁性液體的制備
a)按照mol(Fe3+)：mol(Fe2+)＝1.2：1的比例，將FeCl3·7H2O、FeSO4·6H2O加入到盛有70℃超純水的三口燒瓶中，同時向三口燒瓶中持續(xù)通入稀有氣體；
b)攪拌至固體顆粒完全溶解后，迅速加入過量氫氧化鈉水溶液，使得溶液中mol(Fe3+)：mol(OH-)＝1：5，同時進行強烈攪拌；攪拌30min后，調(diào)節(jié)液體溫度為50℃，調(diào)節(jié)液體pH為5-7，然后加入羧基硅氧烷表面活性劑，保證液體中羧基硅氧烷表面活性劑與四氧化三鐵納米磁性顆粒的質(zhì)量比為1：3，攪拌6h，然后用磁鐵進行固液分離，并用超純水及無水乙醇洗滌黑色粘稠物2-5次；
c)將步驟b)制得的黑色粘稠物用離心機離心，然后置于真空干燥箱中于45℃下干燥8.5h，得到羧基硅氧烷包覆的磁性顆粒；
d)將步驟c)制得的羧基硅氧烷包覆的磁性顆粒研磨，去除大顆粒，然后攪拌分散到粘度為6000cSt的硅油基液中，得到硅油基磁性液體；其中，羧基硅氧烷包覆的磁性顆粒與硅油基液的質(zhì)量比為1：3；
(2)分別采用400#、800#和1000#金相砂紙對不銹鋼表面進行打磨至表面粗糙度降低至50-70nm，然后用丙酮在500W的功率下超聲清洗15-30min，放入干燥箱中于90-100℃下干燥1.5h；
(3)在打磨好的不銹鋼表面均勻的涂上光刻膠，隨后將其表面覆蓋掩膜版，進行曝光、顯影和堅膜處理，得到微結(jié)構(gòu)圖形；
(4)采用微電解加工技術(shù)除去不銹鋼表面光刻膠未涂覆的材料，形成表面織構(gòu)，然后對表面通過充磁機脈沖磁化，構(gòu)建微細磁針磁極陣列，并聚集剩磁磁場，將步驟(1)制得的硅油基磁性液體保留在摩擦接觸點上，從而實現(xiàn)磁性液體在織構(gòu)并磁化的不銹鋼表面起到潤滑的作用。
實施例4
磁性液體在織構(gòu)并磁化的不銹鋼表面潤滑的方法，包括以下步驟：
(1)磁性液體的制備
a)按照mol(Fe3+)：mol(Fe2+)＝1.4：1的比例，將FeCl3·7H2O、FeSO4·6H2O加入到盛有70℃超純水的三口燒瓶中，同時向三口燒瓶中持續(xù)通入稀有氣體；
b)攪拌至固體顆粒完全溶解后，迅速加入過量氫氧化鈉水溶液，使得溶液中mol(Fe3+)：mol(OH-)＝1：6，同時進行強烈攪拌；攪拌30min后，調(diào)節(jié)液體溫度為55℃，調(diào)節(jié)液體pH為5-7，然后加入羧基硅氧烷表面活性劑，保證液體中羧基硅氧烷表面活性劑與四氧化三鐵納米磁性顆粒的質(zhì)量比為1：5，攪拌7h，然后用磁鐵進行固液分離，并用超純水及無水乙醇洗滌黑色粘稠物2-5次；
c)將步驟b)制得的黑色粘稠物用離心機離心，然后置于真空干燥箱中于50℃下干燥9h，得到羧基硅氧烷包覆的磁性顆粒；
d)將步驟c)制得的羧基硅氧烷包覆的磁性顆粒研磨，去除大顆粒，然后攪拌分散到粘度為7000cSt的硅油基液中，得到硅油基磁性液體；其中，羧基硅氧烷包覆的磁性顆粒與硅油基液的質(zhì)量比為1：5；
(2)分別采用400#、800#和1000#金相砂紙對不銹鋼表面進行打磨至表面粗糙度降低至50-70nm，然后用丙酮在500W的功率下超聲清洗15-30min，放入干燥箱中于90-100℃下干燥2h；
(3)在打磨好的不銹鋼表面均勻的涂上光刻膠，隨后將其表面覆蓋掩膜版，進行曝光、顯影和堅膜處理，得到微結(jié)構(gòu)圖形；
(4)采用微電解加工技術(shù)除去不銹鋼表面光刻膠未涂覆的材料，形成表面織構(gòu)，然后對表面通過充磁機脈沖磁化，構(gòu)建微細磁針磁極陣列，并聚集剩磁磁場，將步驟(1)制得的硅油基磁性液體保留在摩擦接觸點上，從而實現(xiàn)磁性液體在織構(gòu)并磁化的不銹鋼表面起到潤滑的作用。
實施例5
磁性液體在織構(gòu)并磁化的不銹鋼表面潤滑的方法，包括以下步驟：
(1)磁性液體的制備
a)按照mol(Fe3+)：mol(Fe2+)＝1.6：1的比例，將FeCl3·7H2O、FeSO4·6H2O加入到盛有70℃超純水的三口燒瓶中，同時向三口燒瓶中持續(xù)通入稀有氣體；
b)攪拌至固體顆粒完全溶解后，迅速加入過量氫氧化鈉水溶液，使得溶液中mol(Fe3+)：mol(OH-)＝1：7，同時進行強烈攪拌；攪拌30min后，調(diào)節(jié)液體溫度為55℃，調(diào)節(jié)液體pH為5-7，然后加入羧基硅氧烷表面活性劑，保證液體中羧基硅氧烷表面活性劑與四氧化三鐵納米磁性顆粒的質(zhì)量比為1：7，攪拌8h，然后用磁鐵進行固液分離，并用超純水及無水乙醇洗滌黑色粘稠物2-5次；
c)將步驟b)制得的黑色粘稠物用離心機離心，然后置于真空干燥箱中于55℃下干燥9.5h，得到羧基硅氧烷包覆的磁性顆粒；
d)將步驟c)制得的羧基硅氧烷包覆的磁性顆粒研磨，去除大顆粒，然后攪拌分散到粘度為8000cSt的硅油基液中，得到硅油基磁性液體；其中，羧基硅氧烷包覆的磁性顆粒與硅油基液的質(zhì)量比為1：7；
(2)分別采用400#、800#和1000#金相砂紙對不銹鋼表面進行打磨至表面粗糙度降低至50-70nm，然后用丙酮在500W的功率下超聲清洗15-30min，放入干燥箱中于90-100℃下干燥2.5h；
(3)在打磨好的不銹鋼表面均勻的涂上光刻膠，隨后將其表面覆蓋掩膜版，進行曝光、顯影和堅膜處理，得到微結(jié)構(gòu)圖形；
(4)采用微電解加工技術(shù)除去不銹鋼表面光刻膠未涂覆的材料，形成表面織構(gòu)，然后對表面通過充磁機脈沖磁化，構(gòu)建微細磁針磁極陣列，并聚集剩磁磁場，將步驟(1)制得的硅油基磁性液體保留在摩擦接觸點上，從而實現(xiàn)磁性液體在織構(gòu)并磁化的不銹鋼表面起到潤滑的作用。
實施例6
磁性液體在織構(gòu)并磁化的不銹鋼表面潤滑的方法，包括以下步驟：
(1)磁性液體的制備
a)按照mol(Fe3+)：mol(Fe2+)＝1.8：1的比例，將FeCl3·7H2O、FeSO4·6H2O加入到盛有70℃超純水的三口燒瓶中，同時向三口燒瓶中持續(xù)通入稀有氣體；
b)攪拌至固體顆粒完全溶解后，迅速加入過量氫氧化鈉水溶液，使得溶液中mol(Fe3+)：mol(OH-)＝1：8，同時進行強烈攪拌；攪拌30min后，調(diào)節(jié)液體溫度為60℃，調(diào)節(jié)液體pH為5-7，然后加入羧基硅氧烷表面活性劑，保證液體中羧基硅氧烷表面活性劑與四氧化三鐵納米磁性顆粒的質(zhì)量比為1：9，攪拌9h，然后用磁鐵進行固液分離，并用超純水及無水乙醇洗滌黑色粘稠物2-5次；
c)將步驟b)制得的黑色粘稠物用離心機離心，然后置于真空干燥箱中于65℃下干燥10h，得到羧基硅氧烷包覆的磁性顆粒；
d)將步驟c)制得的羧基硅氧烷包覆的磁性顆粒研磨，去除大顆粒，然后攪拌分散到粘度為9000cSt的硅油基液中，得到硅油基磁性液體；其中，羧基硅氧烷包覆的磁性顆粒與硅油基液的質(zhì)量比為1：9；
(2)分別采用400#、800#和1000#金相砂紙對不銹鋼表面進行打磨至表面粗糙度降低至50-70nm，然后用丙酮在500W的功率下超聲清洗15-30min，放入干燥箱中于90-100℃下干燥3h；
(3)在打磨好的不銹鋼表面均勻的涂上光刻膠，隨后將其表面覆蓋掩膜版，進行曝光、顯影和堅膜處理，得到微結(jié)構(gòu)圖形；
(4)采用微電解加工技術(shù)除去不銹鋼表面光刻膠未涂覆的材料，形成表面織構(gòu)，然后對表面通過充磁機脈沖磁化，構(gòu)建微細磁針磁極陣列，并聚集剩磁磁場，將步驟(1)制得的硅油基磁性液體保留在摩擦接觸點上，從而實現(xiàn)磁性液體在織構(gòu)并磁化的不銹鋼表面起到潤滑的作用。