專利名稱：金屬摩擦副表面精度智能再制造材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金屬摩擦副表面精度智能再制造材料。
背景技術(shù)：
節(jié)約能源，提高機(jī)械設(shè)備使用效率和壽命，是我國(guó)國(guó)策和企業(yè)追求的目標(biāo)之一。目前解決機(jī)械設(shè)備中金屬的磨損失效問(wèn)題主要采用兩種技術(shù)途徑一是抗磨技術(shù)，即選擇合適的耐磨材料來(lái)制造摩擦副，降低零(部)件磨損；另一是修復(fù)技術(shù)，即采用多種技術(shù)手段對(duì)已經(jīng)發(fā)生磨損的金屬部件進(jìn)行修復(fù)，使部件的尺寸恢復(fù)到磨損前的狀態(tài)。傳統(tǒng)的修復(fù)手段包括鍍層、補(bǔ)焊或鑲嵌等技術(shù)，但存在著成本過(guò)高、精度較差、修補(bǔ)效果不好的問(wèn)題，尤其是難以用于高精度、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的機(jī)械設(shè)備的修復(fù)。目前還出現(xiàn)了一類新的修復(fù)技術(shù)，即采用對(duì)金屬摩擦磨損表面有自修復(fù)功能的潤(rùn)滑劑，比如在2005年8月17日公開的中國(guó)發(fā)明專利CN16M608A中，就公開了一種由礦粉組合物、懸浮劑和潤(rùn)滑油組成的自修復(fù)潤(rùn)滑劑，其原理是潤(rùn)滑劑中的礦粉通過(guò)潤(rùn)滑油被輸送到各個(gè)摩擦副的表面，當(dāng)摩擦副工作時(shí)，在其表面會(huì)產(chǎn)生瞬時(shí)的高溫高壓，礦粉中的物質(zhì)與摩擦副表面發(fā)生反應(yīng)，并在摩擦副表面生成硬度高、光潔度好的保護(hù)層，從而達(dá)到修復(fù)目的。又比如2006年11月8日公開的中國(guó)發(fā)明專利CN185^94A中，公開了一種由層狀羥基硅酸鹽粉；表面改性劑；碳化石墨化催化劑組成的制劑，這種制劑也可以在金屬表面形成保護(hù)層，起到修復(fù)的作用。但是現(xiàn)有的潤(rùn)滑油添加劑在降低摩擦系數(shù)及修復(fù)摩損表面存在諸多不足，比如形成的保護(hù)層厚度不夠，因?yàn)樾枰迯?fù)的許多大型機(jī)械結(jié)構(gòu)的磨損量都較大，有時(shí)會(huì)達(dá)到10 微米以上，而目前的潤(rùn)滑劑大多只能在金屬表面上形成幾個(gè)微米的耐磨保護(hù)層，并不能有效的消除磨損現(xiàn)象，恢復(fù)機(jī)械結(jié)構(gòu)的出廠精度，實(shí)現(xiàn)磨損結(jié)構(gòu)精度再制造的效果。同時(shí)，目前的潤(rùn)滑劑在使用時(shí)，存在反應(yīng)速度慢，需要較長(zhǎng)的磨合修復(fù)時(shí)間才能形成有效的耐磨保護(hù)層的問(wèn)題，使得因設(shè)備停工導(dǎo)致修復(fù)成本高。此外，目前的潤(rùn)滑劑所形成的保護(hù)層還存在硬度、光潔度不高，修復(fù)效果不好等缺陷，基于上述不足，現(xiàn)有的潤(rùn)滑油添加劑在使用時(shí)修復(fù)、節(jié)能、節(jié)約成本的效果不夠顯著，因此，迫切需要開發(fā)出一種磨合修復(fù)時(shí)間短，修復(fù)精度高的新材料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種新的材料。該材料能夠在較短的磨合修復(fù)時(shí)間內(nèi)在摩擦表面形成厚度達(dá)10微米以上的再制造層，并具有更高的硬度和光潔度，達(dá)到精度智能再制造的效果。本發(fā)明的上述目的是通過(guò)以下方案解決的—種金屬摩擦副表面精度智能再制造材料，由如下成分按重量份數(shù)配制而成氧化鎂25-40，菱苦土 20-30，隱晶質(zhì)石墨15-25，氮化硼10-15，聚乙二醇磷酸酯5_10，氧化鐵 0. 1-1. 0，二氧化鋯和二氧化鈦的混合物0. 1-1.0，表面活性劑0. 1-1.0。
本發(fā)明中使用的菱苦土，又名苛性苦土、苦土粉，它是主要成分為氧化鎂，并且還含有多種其它成分的一種細(xì)粉狀的氣硬性膠結(jié)材料，主要用作制備陶瓷、搪瓷、坩鍋的原料。本發(fā)明中通過(guò)使用菱苦土與氧化鎂，發(fā)現(xiàn)能夠提高形成耐磨保護(hù)層的速度，并能提高保護(hù)層的硬度。本發(fā)明中使用的隱晶質(zhì)石墨又名土狀石墨、無(wú)定形石墨，是一種常見的礦物原料， 其晶粒微細(xì)，一般小于1微米，可用于制造坩鍋、電極，具有降低摩擦系數(shù)的特點(diǎn)。本發(fā)明中使用的氮化硼具有層狀結(jié)構(gòu)，呈現(xiàn)松散、潤(rùn)滑等性質(zhì)，適于作為高溫固體潤(rùn)滑劑和擠壓抗磨添加劑。它也是高溫高壓下生成高硬度與耐磨性的粘性材料。本發(fā)明中使用的聚乙二醇磷酸酯能夠使固體顆粒較好的均勻分散穩(wěn)定懸浮、彌散于油類物質(zhì)中，并且化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，無(wú)其他化學(xué)反應(yīng)。本發(fā)明中二氧化鋯和二氧化鈦的混合物中兩者的重量比為1 2-4，顆粒的粒度均為小于200目，優(yōu)選二氧化鋯和二氧化鈦的重量比為1 2。二氧化鋯顆粒是一種白色粉末，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，適合用作拋光劑、磨粒、和陶瓷的基質(zhì)材料。二氧化鈦顆粒也是一種白色粉末，性質(zhì)穩(wěn)定，適合用作產(chǎn)生一種光潔度高、硬度高的陶瓷表面。通過(guò)使用二氧化鋯顆粒和二氧化鈦顆粒的混合物，可以增強(qiáng)保護(hù)層的硬度，提高保護(hù)層表面的平整度和光潔度。本發(fā)明中表面活性劑可以選擇目前常見的非離子表面活性劑，如聚氧乙烯型表面活性劑，優(yōu)選為聚氧乙烯失水山梨醇醚。本發(fā)明中使用的所有原料均可采用市售產(chǎn)品，也可采用破碎、磁選、篩分、干燥等常規(guī)工藝對(duì)粒徑較大的原料顆粒進(jìn)行加工，使氧化鎂的粒度小于1250目、菱苦土的粒度小于200目，隱晶質(zhì)石墨的粒度小于800目，氮化硼的粒度小于600目，氧化鐵的粒度小于 1250 目。將滿足以上粒度要求的原料按照重量份數(shù)配制好后，再將混合物質(zhì)與潤(rùn)滑油(可選用礦物潤(rùn)滑油，植物潤(rùn)滑油等常用潤(rùn)滑油)按照1 1 2 1的重量比進(jìn)行混合，放入研磨機(jī)中研磨。研磨機(jī)可采用球磨機(jī)、砂磨機(jī)等熟知的微細(xì)粉體加工設(shè)備，研磨時(shí)間為3-6 小時(shí)，研磨成超細(xì)顆粒(粒徑為0. 1-1 μ m)的混合液，然后再冷卻沉淀，過(guò)濾，即制得金屬摩擦副表面精度智能再制造材料。在使用本發(fā)明的金屬摩擦副表面精度智能再制造材料時(shí)，可在不改變?cè)瓩C(jī)械設(shè)備生產(chǎn)工藝和正常工作狀態(tài)下，采用微創(chuàng)再制造技術(shù)對(duì)磨損表面進(jìn)行再制造?？蓪⒈静牧细鶕?jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備實(shí)際被磨損情況及運(yùn)轉(zhuǎn)條件從潤(rùn)滑油(脂)加注口的適量加入，然后啟動(dòng)設(shè)備， 使其與潤(rùn)滑油(脂)充分混合，均勻分布于潤(rùn)滑油(脂)之中。在設(shè)備使用過(guò)程中，以潤(rùn)滑油(脂)為載體，將本材料不斷帶至摩擦副磨損表面，在機(jī)械能、化學(xué)能、爆炸能和誘發(fā)小于臨界尺寸微粒瞬間燃燒等共同反應(yīng)作用下，發(fā)生熔融、燒結(jié)、焊合等諸多冶金反應(yīng)。在高溫高壓下本材料中的硬相、粘相與液相微粒發(fā)生合成反應(yīng)機(jī)制，在磨損表面智能生成高耐磨物質(zhì)。從而對(duì)摩擦副表面精度磨損部位進(jìn)行再制造，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械設(shè)備減摩節(jié)能的目的。其中本材料與潤(rùn)滑油混合比例為1 10-1 100，優(yōu)選1 20-1 50，摩擦表面的再制造層厚度可達(dá)3-15 μ m。也可先將其與一定比例的潤(rùn)滑油先進(jìn)行混合后，本材料與潤(rùn)滑油的重量比為1 10-1 100，優(yōu)選1 20-1 50，然后將混合物在機(jī)油(脂)加注口按一定量加入，作為設(shè)備的潤(rùn)滑油使用。本發(fā)明的金屬摩擦副表面精度智能再制造材料中含有富鎂物質(zhì)，碳的隱晶質(zhì)礦物，富硼物質(zhì)，在常溫下不與潤(rùn)滑油發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，具有較好的穩(wěn)定性。當(dāng)設(shè)備開始工作時(shí)， 該材料通過(guò)潤(rùn)滑油被輸送到摩擦副的金屬表面，當(dāng)摩擦副的金屬表面相互之間發(fā)生磨損時(shí)，由于之間運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的擠壓剪切作用，會(huì)產(chǎn)生瞬時(shí)的高溫和較大的壓力，在一定壓力和溫度條件下，鎂、碳、硼會(huì)在在摩擦表面形成金屬?gòu)?fù)合陶瓷層，并且生成的復(fù)合陶瓷再制造層與摩擦副金屬基體共同形成金屬陶瓷反應(yīng)層(Mg和金屬表面!^e發(fā)生置換反應(yīng)，生成的產(chǎn)物和其他碳、硼等物質(zhì)結(jié)合在一起生成新的體積更大的晶體結(jié)構(gòu))，因而在摩擦運(yùn)動(dòng)中不會(huì)導(dǎo)致再制造層剝落，并且潤(rùn)滑劑利用磨損中產(chǎn)生的熱能加快置換反應(yīng)的發(fā)生，同時(shí)再制造層的厚度增加使得摩擦副的磨損表面不斷得到恢復(fù)，相互之間的擠壓剪切作用逐漸減弱，工作精度逐步提高，當(dāng)摩擦副之間的金屬表面逐漸達(dá)到最佳的配合精度時(shí)，金屬表面之間的相互摩擦所產(chǎn)生的熱量也不斷降低，化學(xué)合成反應(yīng)機(jī)制逐步停止，自動(dòng)再制造工作基本完成，從而實(shí)現(xiàn)了金屬摩擦副表面精度智能再制造的目的。此外材料中含有的氧化鐵、二氧化鈦和二氧化鋯的混合物能夠有效的加快反應(yīng)速度，提高修復(fù)層的硬度和表面光潔度，通過(guò)使用本材料，最快可在30分鐘左右得到3至5 μ m的再制造層，并且硬度達(dá)到45#鋼的2倍以上，表面光潔度極高，即達(dá)到了減摩效果，又可使摩擦系數(shù)在原來(lái)基礎(chǔ)上降低60%以上。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有如下顯著效果1、本發(fā)明的金屬摩擦副表面精度智能再制造材料不與任何潤(rùn)滑油(脂)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，不改變潤(rùn)滑油粘度；2、本發(fā)明的金屬摩擦副表面精度智能再制造材料使用時(shí)不改變機(jī)械設(shè)備的結(jié)構(gòu)，不對(duì)機(jī)械設(shè)備運(yùn)行增加限制條件，使用極其方便；3、本發(fā)明的金屬摩擦副表面精度智能再制造材料的制造過(guò)程簡(jiǎn)單、高效，適用于任何潤(rùn)滑油(脂)潤(rùn)滑的機(jī)械設(shè)備，尤其適合重大型的機(jī)械設(shè)備和精密度較高的機(jī)械設(shè)備；4、本發(fā)明的金屬摩擦副表面精度智能再制造材料具備高度分散穩(wěn)定性，解決了現(xiàn)有同類技術(shù)長(zhǎng)時(shí)間保存后會(huì)出現(xiàn)沉淀和分層的現(xiàn)象，避免了在實(shí)際應(yīng)用中在設(shè)備內(nèi)部發(fā)生材料抱團(tuán)現(xiàn)象，大幅提高了材料的使用性能。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1、制備金屬摩擦副表面精度智能再制造材料135KG 按如下配比稱量原料氧化鎂35KG，菱苦土 25KG，隱晶質(zhì)石墨20KG，氮化硼10KG， 聚乙二醇磷酸酯9KG，氧化鐵0. 5KG，二氧化鋯和二氧化鈦的混合物0. 3KG，其中二氧化鋯 0. 1KG，二氧化鈦0. ^ig,聚氧乙烯失水山梨醇醚0. 2KG。 將上述物質(zhì)與潤(rùn)滑油按2 1比例混合，混合物放入研磨機(jī)研磨4小時(shí)，得到超細(xì)顆粒(粒徑為0. 1-1 μ m)的混合液。然后冷卻沉淀10小時(shí)，經(jīng)過(guò)濾獲得金屬摩擦副表面精度智能再制造材料成品。實(shí)施例2、金屬摩擦副表面精度智能再制造材料140KG 按如下配比稱量原料氧化鎂30KG，菱苦土 22KG，隱晶質(zhì)石墨25KG，氮化硼12KG， 聚乙二醇磷酸酯10KG，，氧化鐵0. 2KG，二氧化鋯和二氧化鈦的混合物0. 6KG，其中二氧化鋯 0. 2KG，二氧化鈦0. 4kg聚氧乙烯失水山梨醇醚0. 2KG。將上述物質(zhì)與礦物油按1 1比例混合，放入研磨機(jī)研磨6小時(shí)，得到超細(xì)顆粒 (粒徑為0. 1-1 μ m)的混合液。然后冷卻沉淀8小時(shí)，經(jīng)過(guò)濾獲得金屬摩擦副表面精度智能再制造材料成品。實(shí)施例3、按照實(shí)施例1制得金屬摩擦副表面精度智能再制造材料的使用方法及效果本產(chǎn)品在添加過(guò)程中，只須將20倍重量的潤(rùn)滑油與金屬摩擦副表面精度智能再制造材料混合稀釋，然后自機(jī)油口注入即可(最好在開機(jī)前添加)?；蛘呤侵苯訉⒔饘倌Σ粮北砻婢戎悄茉僦圃觳牧霞尤氲綑C(jī)械設(shè)備的潤(rùn)滑油中，保證該材料與潤(rùn)滑油的重量比為 1 20即可。然后開啟設(shè)備工作10-20分鐘，再停機(jī)5分鐘，之后即可正常使用。本產(chǎn)品經(jīng)過(guò)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)其作為汽車機(jī)油添加劑使用后，汽車缸壓明顯上升，平均節(jié)省油耗20-40%，并且發(fā)動(dòng)機(jī)的噪音明顯降低。如在江蘇某公司一輛2004年購(gòu)買的通用君威3. OL轎車的發(fā)動(dòng)機(jī)中進(jìn)行加注材料實(shí)驗(yàn)。該車在使用本材料前總行駛里程為18萬(wàn)公里，在高速公路上以110公里/小時(shí)自動(dòng)巡航油速度行駛平均油耗不低于13升/100公里； 在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油箱內(nèi)加注本材料10克后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，同以110公里/小時(shí)自動(dòng)巡航速度在高速公路上行駛平均油耗降至8. 9升/100公里。使用材料后比使用前降低油耗31%。本產(chǎn)品還可以作為油田油井抽油機(jī)減速器的潤(rùn)滑油添加劑使用，其可以有效的降低減速器的摩擦系數(shù)，降低能耗。下表是在勝利油田某礦G19號(hào)油井抽油機(jī)減速器加注材料實(shí)驗(yàn)前后數(shù)據(jù)對(duì)比
權(quán)利要求
1.一種金屬磨擦副表面精度智能再制造材料，其特征在于先將如下原料按重量份數(shù)配制成混合物氧化鎂25-40，菱苦土 20-30，隱晶質(zhì)石墨15-25，氮化硼10-15，聚乙二醇磷酸酯5-10，氧化鐵0. 1-1. 0，二氧化鋯和二氧化鈦的混合物0. 1-1. 0，表面活性劑0. 1-1. 0 ；再將混合物與潤(rùn)滑油混合研磨，之后沉淀、過(guò)濾制得。
2.如權(quán)利要求1所述的金屬磨擦副表面精度智能再制造材料，其特征在于表面活性劑采用聚氧乙烯失水山梨醇醚。
3.如權(quán)利要求1所述的金屬磨擦副表面精度智能再制造材料，其特征在于二氧化鋯和二氧化鈦的總量比為1 2-4。
全文摘要
一種金屬磨擦副表面精度智能再制造材料，可被廣泛應(yīng)用于存在摩擦損耗的金屬設(shè)備中作為潤(rùn)滑油中的添加物使用，其可有效的降低摩擦系數(shù)，恢復(fù)精度。該材料是通過(guò)先將如下原料按重量份數(shù)配制成混合物氧化鎂25-40，菱苦土20-30，隱晶質(zhì)石墨15-25，氮化硼10-15，聚乙二醇磷酸酯5-10，氧化鐵0.1-1.0，二氧化鋯和二氧化鈦的混合物0.1-1.0，表面活性劑0.1-1.0；再將混合物與潤(rùn)滑油混合研磨，之后沉淀、過(guò)濾制得。
文檔編號(hào)C10M161/00GK102250669SQ20111016707
公開日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2011年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月21日
發(fā)明者張桂剛, 雷揚(yáng) 申請(qǐng)人:張桂剛, 雷揚(yáng)