一種金屬抗磨劑的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明公開了一種金屬抗磨劑的制備方法，屬于抗磨劑技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]抗磨劑是一種高科技的機(jī)油(潤滑油)添加劑，利用各種技術(shù)手段加工而成，可以降低發(fā)動(dòng)機(jī)磨損、增加發(fā)動(dòng)機(jī)功率，所以又稱為發(fā)動(dòng)機(jī)養(yǎng)護(hù)劑或強(qiáng)力修復(fù)劑，能延長機(jī)油的使用壽命，節(jié)省燃油，提升動(dòng)力。
[0003]據(jù)國際權(quán)威機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)，金屬材料磨損、腐蝕、疲勞三大損耗約占工業(yè)總產(chǎn)值的30 %，摩擦磨損是普遍存在的自然現(xiàn)象。摩擦損失了世界約三分之一的一次能源，磨損是造成材料與設(shè)備破壞和失效的三種最主要的形式之一，潤滑則是降低摩擦、減少或避免磨損的最有效技術(shù)。發(fā)展具有良好抗磨損性能、高承載能力、對(duì)磨損表面具有一定修復(fù)功能、對(duì)環(huán)境無污染或少污染的抗磨技術(shù)，是當(dāng)代化學(xué)和材料科學(xué)及摩擦學(xué)的重要課題之一。
[0004]發(fā)動(dòng)機(jī)中由于多種摩擦副間的作用而易產(chǎn)生劇烈磨損。為此，必須在潤滑油的基礎(chǔ)上，添加抗磨劑以減緩部件磨損，延長發(fā)動(dòng)機(jī)地使用壽命。目前，抗磨添加劑產(chǎn)品面臨種種問題，主要包括二硫化鉬類第一代產(chǎn)品，聚四氟乙烯第二代產(chǎn)品和能迅速生成化學(xué)轉(zhuǎn)化膜的第三代產(chǎn)品。其中第一代產(chǎn)品親和附著性能差，不能在高溫高轉(zhuǎn)速工況下使用。而第二代產(chǎn)品則必須依靠懸浮劑，否則易在油路中掛壁沉積造成堵塞，并使發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)膠質(zhì)化，因此其使用中的副作用危害較大。第三代產(chǎn)品存在的問題是不具備修復(fù)功能，作用期短，缺乏廣譜屬性。因此，制備一種能夠滿足越來越高金屬加工水平和綠色制造需求的抗磨劑是非常重要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題:針對(duì)目前金屬材料在摩擦過程中容易產(chǎn)生劇烈的磨損，導(dǎo)致能源的損失，而傳統(tǒng)常用的抗磨添加劑在使用過程中仍存在親和附著性能差、修復(fù)功能弱以及耐高溫性差，容易腐蝕機(jī)器的問題，提供了一種利用鉛筆芯中石墨、高錳酸鉀以及濃硫酸在高溫下進(jìn)行氧化反應(yīng)，再利用氨水、甲醛作為冰水浴底液對(duì)其進(jìn)行冰浴，且在冰浴過程中滴加硝酸銀溶液產(chǎn)生含銀石墨烯沉淀物后，再加入鋁粉進(jìn)行氣化，最終得到一種金屬抗磨劑的方法。本發(fā)明制得的金屬抗磨劑不僅原料易得，成本較低，而且耐高溫性強(qiáng)，不易腐蝕機(jī)器，能夠顯著改善潤滑劑的潤滑性能，大幅度降低機(jī)械運(yùn)動(dòng)表面的摩擦和磨損，減少了能源的損失。
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
(1)取15?20支長10?15cm，直徑為0.7?0.9cm的鉛筆放入容器中，之后向裝有鉛筆的容器中倒入清水，直至清水完全浸沒鉛筆，20?30h后，取出浸泡后的鉛筆，立即用鉛筆刀從鉛筆頂部向底部劃一道深0.2?0.3cm的口子，慢慢將鉛筆外皮剝掉，得到完整的鉛筆石墨芯；
(2)將上述得到的鉛筆石墨芯放入球磨機(jī)中進(jìn)行球磨，以1400?1500rpm的轉(zhuǎn)速，球磨25?40min，得石墨芯粉末，之后在得到的石墨芯粉末中加入150?250mL質(zhì)量濃度為72%的濃硫酸，混合均勻，調(diào)節(jié)溫度為150?300°C，攪拌反應(yīng)I?2h，待反應(yīng)完畢，再向其中加入石墨芯粉末質(zhì)量30?35%的高錳酸鉀，混合均勻后，提升溫度至500?800°C，并以800?1200r/min的轉(zhuǎn)速進(jìn)行攪拌，氧化反應(yīng)2?3h;
(3)待氧化反應(yīng)結(jié)束，將得到的石墨氧化產(chǎn)物倒入層析袋，再將層析袋置于4?6°C冰水浴中反應(yīng)45?55min，其中冰水浴底液由500?600mL質(zhì)量濃度為17%的氨水溶液和150?250mL質(zhì)量濃度為25 %的甲醛溶液通過攪拌完全溶解而得，待反應(yīng)平穩(wěn)后，再用玻璃棒進(jìn)行攪拌，在攪拌的過程中以滴加形式加入3?4mL質(zhì)量濃度為35%的硝酸銀溶液，控制滴加速度在2?3min內(nèi)滴加完成，并繼續(xù)反應(yīng)35?55min ；
(4)待上述冰浴完成后，取出層析袋中物品置于干燥機(jī)中，在100?110°C下干燥處理40?50min，即得含銀石墨稀沉淀物；
(5)按質(zhì)量比3:2，將上述得到的含銀石墨烯沉淀物與氧化鋁粉末混合均勻后放入坩禍中，之后將坩禍放入高溫加熱爐中，并將高溫加熱爐抽至真空狀態(tài)，然后充入氮?dú)?，在溫度?200?1300°C的條件下保溫2?3h，保溫后提升加熱溫度至1250?1350°C，并在加熱過程中繼續(xù)不斷地通入氮?dú)猓髁繛?00mL/min，20?35min后停止通入氮?dú)?，慢慢冷卻至室溫，取出加熱爐中粉末；
(6)將上述取出的加熱爐中粉末放入干凈的坩禍中，并在空氣中加熱，調(diào)節(jié)溫度為800?900°C，加熱20?25min后，停止加熱，讓其自然冷卻至室溫，即可得到一種金屬抗磨劑。
[0007]本發(fā)明制得的金屬抗磨劑顏色為淡褐色，潤滑度是普通潤滑劑的50?70倍，其中銀含量為0.1?0.5%，鋁含量為I?2%，石墨烯含量為96?98%。
[0008]本發(fā)明的應(yīng)用方法是:操作時(shí)，先啟動(dòng)水栗機(jī)，使其預(yù)熱20?25min，待其溫度上升至40?50°C時(shí)，讓水栗機(jī)保持怠速狀態(tài)，之后取10?12g本發(fā)明制得的金屬抗磨劑緩慢加入到運(yùn)轉(zhuǎn)中的水栗中，待加入完畢后，即可。不僅可以大幅度降低機(jī)械運(yùn)動(dòng)表面的摩擦和磨損，減少了 35?38%的能源損失，而且耐高溫性能強(qiáng)，不易腐蝕機(jī)器，提高了水栗機(jī)的使用壽命O
[0009]本發(fā)明的有益效果是:
(1)本發(fā)明制得的金屬抗磨劑具有良好的抗磨性、耐高溫性、防腐蝕性等性能，綠色、環(huán)保，具有巨大的應(yīng)用前景；
(2)本發(fā)明制得的金屬抗磨劑不僅原料易得，成本較低，對(duì)環(huán)境無污染，而且大幅度降低機(jī)械運(yùn)動(dòng)表面的摩擦和磨損，減少了能源的損失。
【具體實(shí)施方式】
[0010]首先取15?20支長10?15cm，直徑為0.7?0.9cm的鉛筆放入容器中，之后向裝有鉛筆的容器中倒入清水，直至清水完全浸沒鉛筆，20?30h后，取出浸泡后的鉛筆，立即用鉛筆刀從鉛筆頂部向底部劃一道深0.2?0.3cm的口子，慢慢將鉛筆外皮剝掉，得到完整的鉛筆石墨芯；然后將上述得到的鉛筆石墨芯放入球磨機(jī)中進(jìn)行球磨，以1400?1500rpm的轉(zhuǎn)速，球磨25?40min，得石墨芯粉末，之后在得到的石墨芯粉末中加入150?250mL質(zhì)量濃度為72 V0的濃硫酸，混合均勻，調(diào)節(jié)溫度為150?300°C，攪拌反應(yīng)I?2h，待反應(yīng)完畢，再向其中加入石墨芯粉末質(zhì)量30?35%的高錳酸鉀，混合均勻后，提升溫度至500?800°C，并以800?1200r/ min的轉(zhuǎn)速進(jìn)行攪拌，氧化反應(yīng)2?3h ；待氧化反應(yīng)結(jié)束，將得到的石墨氧化產(chǎn)物倒入層析袋，再將層析袋置于4?6°C冰水浴中反應(yīng)45?55min，其中冰水浴底液由500?600mL質(zhì)量濃度為17%的氨水溶液和150?250mL質(zhì)量濃度為25%的甲醛溶液通過攪拌完全溶解而得，待反應(yīng)平穩(wěn)后，再用玻璃棒進(jìn)行攪拌，在攪拌的過程中以滴加形式加入3?4mL質(zhì)量濃度為35 %的硝酸銀溶液，控制滴加速度在2?3min內(nèi)滴加完成，并繼續(xù)反應(yīng)35?55min;待上述冰浴完成后，取出層析袋中物品置于干燥機(jī)中，在100?110°C下干燥處理40?50min，即得含銀石墨稀沉淀物;接下來按質(zhì)量比3:2，將上述得到的含銀石墨稀沉淀物與氧化鋁粉末混合均勻后放入坩禍中，之后將坩禍放入高溫加熱爐中，并將高溫加熱爐抽至真空狀態(tài)，然后充入氮?dú)?，在溫度?200?1300°C的條件下保溫2?3h，保溫后提升加熱溫度至1250?1350°C，并在加熱過程中繼續(xù)不斷地通入氮?dú)猓髁繛?00mL/min，20?35min后停止通入氮?dú)?，慢慢冷卻至室溫，取出加熱爐中粉末;最后將上述取出的加熱爐中粉末放入干凈的坩禍中，并在空氣中加熱，調(diào)節(jié)溫度為800?900°C，加熱20?25min后，停止加熱，讓其自然冷卻至室溫，即可得到一種金屬抗磨劑。
[0011]實(shí)例I
首先取15支長10cm，直徑為0.7cm的鉛筆放入容器中，之后向裝有鉛筆的容器中倒入清水，直至清水完全浸沒鉛筆，20h后，取出浸泡后的鉛筆，立即用鉛筆刀從鉛筆頂部向底部劃一道深0.2cm的口子，慢慢將鉛筆外皮剝掉，得到完整的鉛筆石墨芯;然后將上述得到的鉛筆石墨芯放入球磨機(jī)中進(jìn)行球磨，以HOOrpm的轉(zhuǎn)速，球磨25min，得石墨芯粉末，之后在得到的石墨芯粉末中加入150mL質(zhì)量濃度為72%的濃硫酸，混合均勻，調(diào)節(jié)溫度為150°C，攪拌反應(yīng)lh，待反應(yīng)完畢，再向其中加入石墨芯粉末質(zhì)量30%的高錳酸鉀，混合均勻后，提升溫度至500°C，并以800r/min的轉(zhuǎn)速進(jìn)行攪拌，氧化反應(yīng)2h ；待氧化反應(yīng)結(jié)束，將得到的石墨氧化產(chǎn)物倒入層析袋，再將層析袋置于4°C冰水浴中反應(yīng)45min，其中冰水浴底液由500mL質(zhì)量濃度為17 %的氨水溶液和150mL質(zhì)量濃度為25 %的甲醛溶液通過攪拌完全溶解而得，待反應(yīng)平穩(wěn)后，再用玻璃棒進(jìn)行攪拌，在攪拌的過程中以滴加形式加入3mL質(zhì)量濃度為35 %的硝酸銀溶液，控制滴加速度在2min內(nèi)滴加完成，并繼續(xù)反應(yīng)35min;待上述冰浴完成后，取出