一種跑合用復合添加劑及制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于潤滑油添加劑，特別涉及一種適用鐵基摩擦副加載跑合用的復合添加劑及制備方法。
【背景技術】
[0002]為保證齒輪傳動產品的使用壽命和承載能力，齒輪副必須有足夠的真實接觸面積和良好的潤滑條件。當齒輪加工精度較低或高速、重載齒輪的硬齒面精加工存在困難時，需要在出廠前采取跑合的方式來降低齒輪表面粗糙度和提高表面接觸精度。
[0003]空載跑合能夠使齒輪加工后初始粗糙的齒面形狀得到改善，但由于裝配時導致的變形和工作時齒面接觸不良等因素的影響，即使加工精度比較高的齒輪，在加載工作時，齒面的接觸情況又會有變化，很難達到全齒均勻接觸，使工作載荷在齒上均勻分布的程度。
[0004]跑合是對初期磨損加以控制，在短時間內實現摩擦表面間相互適應的過程。新的摩擦副在加載跑合初期，由于對偶表面粗糙度值較大，實際接觸面積較小，接觸點數少，而多數接觸點的面積又較大，接觸點粘著嚴重，磨損率較大。為了避免跑合磨損階段損壞摩擦畐0，多采用標準跑合油、齒輪油在低負荷下進行。為了縮短跑合時間，也有在潤滑油中加入硬顆粒或自行配制跑合劑在一定負荷和較高速度下進行跑合，跑合結束后，進行清洗并換上新的潤滑材料。在潤滑劑中添加聚合物或硫化物及其它磨料，雖然能夠達到優化摩擦副表面形貌的目的，但是添加磨料加載跑合時，磨料極易嵌入齒面，用清洗方法很難排除，添加劑在摩擦副表面的形成物，對使用過程中潤滑油的添加形成制約，如果再次添加的潤滑油與跑合添加劑產生化學反應，將會加速摩擦副的正常磨損。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于克服上述不足，提供一種適用鐵基摩擦副加載跑合用復合添加劑及制備方法。
[0006]清華大學摩擦學國家重點實驗室金元生教授提出了金屬磨損自修復理論，并廣泛應用于工程實踐。其理論核心是在鐵基摩擦接觸表面加入羥基硅酸鎂，摩擦產生的熱量能夠誘發羥基硅酸鎂的高化學活性，使氧原子、氧離子和自由水從表面向內部強擴散，鐵基金屬的合金成分滲碳體(Fe3C)被氧化，內氧化產生的反應層受摩擦接觸剪切和擠壓應力的反復作用，誘發內氧化組織的形變細化和形變強化，形成性能優異的自修復保護層。
[0007]層狀羥基硅酸鹽天然礦物，包括蛇紋石族、滑石族、綠泥石族等礦物，普遍含有MgO、S12、H2O，少量的FeO、Fe203> N1, Al2O3等成分，經改性后可制得羥基硅酸鎂粉體，其化學式為:Mg6[Si401(l](0H)8。在鐵基齒輪等摩擦副空載跑合合格后，清洗部件重新裝配，在機油中加入本發明提供的含有羥基硅酸鎂及其它物質的復合添加劑加載跑合。
[0008]本發明的技術方案是:
一種跑合用復合添加劑及制備方法，其特征在于:按重量百分含量計，層狀羥基硅酸鹽天然礦物粉體84-88%，陰離子型表面活性劑3-4%，非離子型表面活性劑3-4%，分散劑6_8%。
[0009]所述的層狀羥基硅酸鹽天然礦物，為硅酸鹽礦物類，層狀硅酸鹽礦物亞類中的蛇紋石族、滑石族、綠泥石族等礦物；
所述的蛇紋石族、滑石族、綠泥石族等礦物，MgO含量在38%以上，
Al2O3含量在3%以下，莫氏硬度1.8-4.0之間，相對密度2.0-3.0之間；
所述的層狀羥基硅酸鹽天然礦物粉體，為蛇紋石族、滑石族、綠泥石族等礦物的礦石，經超細粉碎后，分選出的平均粒徑為1-5微米的粉體；
所述的陰離子型表面活性劑，為化學純硬脂酸；
所述的非離子型表面活性劑，為化學純山梨醇酐硬脂酸酯；
所述的分散劑，為油酸。
[0010]一種跑合用復合添加劑及制備方法，采取如下步驟:
a.將一種層狀羥基硅酸鹽天然礦物粉體按重量百分含量計84-88%、陰離子型表面活性劑3-4%、非離子型表面活性劑3-4%，倒入混合器，加入十倍的去離子水；
b.將混合器加熱至攝氏80度，攪拌40分鐘，對其中所含羥基硅酸鎂表面改性；
c.將混合物放入干燥機靜置2小時后，干燥機中加熱至攝氏80度，干燥至粉體中游離水含量5%以下；
d.將改性后制得的層狀羥基硅酸鹽天然礦物粉體與無添加劑的潤滑油按照萬分之二到萬分之五的重量比例混合，同時加入油酸；
e.將粉體、潤滑油、油酸混合物攪拌5分鐘，即可使用。
[0011]本發明實現的技術效果如下:
加載跑合開始時，摩擦副副表面粗糙不平，隨著載荷的逐漸增加，接觸區微凸體的頂峰受到很大壓應力，并產生塑性變形，出現瞬時高溫，導致接觸區的金屬組織、表面特性發生變化，為粘著磨損、疲勞磨損創造了條件。當粘著磨損、疲勞磨損發生時，表面材料迅速地以磨屑形式脫落，蛇紋石中的羥基硅酸鎂在金屬表面的摩擦接觸區，與摩擦副表面以及磨屑等第三體之間發生力化學反應，使摩擦副表面獲得原位合金化強化，選擇性地補償表面磨損。補償層的生成速度和厚度與摩擦釋放的能量和磨屑產生的數量成正比，與羥基硅酸鎂微粒數量相關，而當磨痕獲得修復時，摩擦能降低，磨屑減少，補償層也就不再增厚，配合間隙得到優化，齒輪副能夠出現與應力狀態相適應的最佳曲率，初始的工藝表面變成了使用表面，當潤滑劑的溫升穩定后，摩擦面形成一個高強度的表面硬化層，硬化層與原始金屬表面形成冶金化學鍵結合，沒有明顯分界面，不會發生脫落剝離，與基體牢固結合，硬化層具有優質合金鋼的彈性模量，降低摩擦系數，避免產生破壞性的早期磨損。對于換向或未注明旋轉方向的產品，可進行正反轉跑合，從而提高齒輪的耐久極限，本發明也可以用于內燃機缸套等所有鐵基摩擦副的跑合。改性后制得的層狀羥基硅酸鹽天然礦物粉體，不僅可與油酸共混做為潤滑油添加劑，配制具有磨損自修復功能的特種潤滑油，也可做為潤滑脂的添加劑，配制具有磨損自修復功能的特種潤滑脂。
【具體實施方式】
[0012]一種跑合用復合添加劑及制備方法，其特征在于:按重量百分含量計，蛇紋石粉體84-88%，陰離子型表面活性劑3-4%，非離子型表面活性劑3-4%，分散劑6_8%。
[0013]所述的蛇紋石粉體，為遼寧岫巖產蛇紋石，是一種含水的層狀富鎂硅酸鹽礦物，含有大量的羥基硅酸鎂，經超細粉碎后，分選出的平均粒徑為1-5的微米粉體；
所述的陰離子型表面活性劑，為化學純硬脂酸；
所述的非離子型表面活性劑，為化學純山梨醇酐硬脂酸酯；
所述的分散劑，為油酸。
[0014]一種跑合用復合添加劑及制備方法，采取如下步驟:
a.將蛇紋石粉體，按重量百分含量計84-88%、陰離子型表面活性劑3-4%、非離子型表面活性劑3-4%，倒入混合器，加入十倍的去離子水；
b.將混合器加熱至攝氏80度，攪拌40分鐘，對其中所含羥基硅酸鎂表面改性；
c.將混合物放入干燥機靜置2小時后，干燥機中加熱至攝氏80度，干燥至粉體中游離水含量5%以下；
d.將改性后制得的蛇紋石粉體與無添加劑的潤滑油按照萬分之二到萬分之五的重量比例混合，同時加入油酸；
e.將蛇紋石粉體、潤滑油、油酸混合物攪拌5分鐘，即可使用。
【主權項】
1.一種跑合用復合添加劑及制備方法，其特征在于:按重量百分含量計，層狀羥基硅酸鹽天然礦物粉體84-88%，陰離子型表面活性劑3-4%，非離子型表面活性劑3-4%，分散劑6-8% ;所述層狀羥基硅酸鹽天然礦物，為蛇紋石族、滑石族、綠泥石族等礦物的礦石；所述的蛇紋石族、滑石族、綠泥石族等礦石，MgO含量在38%以上，Al2O3含量在3%以下，莫氏硬度1.8-4.0,相對密度2.0-3.0 ;所述的層狀羥基硅酸鹽天然礦物粉體，平均粒徑為1-5微米；所述的陰離子型表面活性劑，為化學純硬脂酸；所述的非離子型表面活性劑，為化學純山梨醇酐硬脂酸酯；要求所述的分散劑，為油酸。
2.根據權利要求1所述的一種跑合用復合添加劑及制備方法，其特征采取如下步驟: a.將一種層狀羥基硅酸鹽天然礦物粉體按重量百分含量計84-88%、陰離子型表面活性劑3-4%、非離子型表面活性劑3-4%，倒入混合器，加入十倍的去離子水； b.將混合器加熱至攝氏80度，攪拌40分鐘，對其中所含羥基硅酸鎂表面改性； c.將混合物放入干燥機靜置2小時后，干燥機中加熱至攝氏80度，干燥至粉體中游離水含量5%以下； d.將改性后制得的層狀羥基硅酸鹽天然礦物粉體與無添加劑的潤滑油按照萬分之二到萬分之五的重量比例混合，同時加入油酸； e.將粉體、潤滑油、油酸混合物攪拌5分鐘，即可使用。
【專利摘要】一種跑合用復合添加劑及制備方法，其特征在于：按重量百分含量計，層狀羥基硅酸鹽天然礦物粉體84-88%，陰離子型表面活性劑3-4%，非離子型表面活性劑3-4%，分散劑6-8%，與潤滑油按萬分之二到萬分之五的重量比例混合；在齒輪等摩擦副加載跑合時加入該發明，能選擇性地補償表面磨損，使摩擦副表面獲得原位合金化強化，齒輪副能夠出現與應力狀態相適應的最佳曲率，形成一個具有優質合金鋼的彈性模量的硬化層，避免產生破壞性的早期磨損，降低摩擦系數，從而提高摩擦副的耐久極限。
【IPC分類】C10N40-04, C10N30-06, C10M141-12, C10M125-26
【公開號】CN104651015
【申請號】CN201310591860
【發明人】林牧
【申請人】大連順泰科技有限公司
【公開日】2015年5月27日
【申請日】2013年11月22日