本發(fā)明涉及潤(rùn)滑劑，尤其是指一種膏狀高溫潤(rùn)滑劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
1、隨著工業(yè)不斷創(chuàng)新發(fā)展，許多高端設(shè)備及機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件在高溫高壓、重載條件下工作，各種零件相互接觸導(dǎo)致其表面摩擦磨損，損傷零件的使用壽命和可靠性。因此，添加潤(rùn)滑劑是減少磨損失效、改善金屬材料的摩擦性能和原材料的利用率、提高設(shè)備的使用壽命的重要途徑。鎵是一種稀有金屬，具有金屬光澤，質(zhì)柔軟而延展性大。金屬鎵是重要的資源，以鎵金屬為基礎(chǔ)制備的半導(dǎo)體材料、電子光學(xué)材料、新型功能材料、特殊合金及有機(jī)金屬化合物等，是當(dāng)代電子計(jì)算機(jī)、通訊、宇航、新能源、醫(yī)藥衛(wèi)生及軍工等高新技術(shù)領(lǐng)域的重要基礎(chǔ)支撐材料。對(duì)于機(jī)械制造業(yè)方面，潤(rùn)滑劑是作為關(guān)鍵的研發(fā)技術(shù)。機(jī)械零部件的摩擦磨損是機(jī)器設(shè)備損壞和能量損失的主要原因；高質(zhì)的潤(rùn)滑劑不僅可以使得機(jī)械零部件穩(wěn)定、準(zhǔn)確運(yùn)作，也可以充分減少摩擦，實(shí)現(xiàn)良好的節(jié)能減排，達(dá)成低碳生產(chǎn)。不同種類和型號(hào)的潤(rùn)滑油要求各不相同，比如在滿足潤(rùn)滑要求的同時(shí)，也要求能滿足一定的耐高溫、耐腐蝕等特性，但是現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)于耐高溫的潤(rùn)滑劑比較缺乏。
2、液態(tài)金屬是一類新型的功能材料,室溫下可呈液態(tài)，最常見的液態(tài)金屬是汞、鎵兩種金屬，因汞具有毒性且易揮發(fā)性，限制了其發(fā)展應(yīng)用。與汞相比，鎵具有無(wú)毒性、可回收的特性。鎵基液態(tài)金屬(glm)具有熱導(dǎo)率高、蒸汽壓低、粘附力強(qiáng)、熱穩(wěn)定性強(qiáng)、易剪切及流動(dòng)性良好等特性，被認(rèn)為是潛在研究的潤(rùn)滑劑。
3、現(xiàn)有技術(shù)中，專利cn?114621802?a提出了一種鎵基液態(tài)金屬高溫潤(rùn)滑劑及其制備方法，通過加入金屬鉍實(shí)現(xiàn)金屬的合金化，改善了金屬粘度和潤(rùn)濕性，利用鎵基液態(tài)金屬本征氧化物作為添加相，提高了液態(tài)金屬的粘度，實(shí)現(xiàn)了粘度添加相與合金化液態(tài)金屬的良好界面，解決了粘度添加相在高溫下與基體的界面劣化導(dǎo)致潤(rùn)滑性能下降的問題，制備的鎵基液態(tài)金屬高溫潤(rùn)滑劑在100～200℃范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了良好的潤(rùn)滑性能，但是該專利中只是實(shí)現(xiàn)了在100～200℃范圍內(nèi)的潤(rùn)滑性能穩(wěn)定性提升，且操作復(fù)雜，成本高等缺點(diǎn)。
4、專利cn?114621802?a通過加入金屬鉍實(shí)現(xiàn)金屬的合金化，然而金屬鉍熔點(diǎn)在270℃左右，密度為9.7g/cm3，加入金屬鉍的潤(rùn)滑劑質(zhì)量過大，且僅能在100-200℃的范圍內(nèi)達(dá)到有效的潤(rùn)滑性能，無(wú)法滿足更高溫度的潤(rùn)滑性能。因此急需開發(fā)一種具備良好潤(rùn)滑性能且能耐高溫的潤(rùn)滑劑。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種膏狀高溫潤(rùn)滑劑的制備方法及應(yīng)用。本發(fā)明的復(fù)合液態(tài)金屬潤(rùn)滑劑屬于高溫潤(rùn)滑劑，是通過添加固體潤(rùn)滑相并合理調(diào)控復(fù)配，利用固-液優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，從而得到優(yōu)異的高溫潤(rùn)滑劑。本發(fā)明通過參雜非金屬無(wú)機(jī)材料，其無(wú)機(jī)材料本身密度小于5g/cm3，并且在常溫固態(tài)下表現(xiàn)出優(yōu)異的減摩性能，在400℃的高溫下也具有一定的減摩性能，對(duì)摩擦與潤(rùn)滑本身在極高溫工況下的計(jì)算和研究提供了新的研究思路和研究方法。
2、本發(fā)明的第一個(gè)目的在于提供一種膏狀高溫潤(rùn)滑劑，所述膏狀高溫潤(rùn)滑劑包括液態(tài)金屬潤(rùn)滑劑和固體潤(rùn)滑劑相，所述固體潤(rùn)滑相為mos2粉末；所述液態(tài)金屬潤(rùn)滑劑為鎵基液態(tài)金屬，結(jié)構(gòu)通式為ga-x，其中x為in、in-sn、in-bi、in-zn、in-sn-bi或in-sn-zn。進(jìn)一步地，優(yōu)選ga-in-sn。
3、在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述液態(tài)金屬潤(rùn)滑劑和固體潤(rùn)滑劑相的質(zhì)量比為(100-x)：x，其中10≥x≥1。進(jìn)一步地，可以為(90％-99％)：(1％-10％)；優(yōu)選為95：5、90：10等。
4、在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，膏狀高溫潤(rùn)滑劑中高溫是指200～400℃。
5、本發(fā)明的第二個(gè)目的在于提供所述的膏狀高溫潤(rùn)滑劑的制備方法，包括以下步驟：
6、將ga、其他金屬原材料x進(jìn)行混合，用超聲清洗并烘干；之后加熱，冷卻直至室溫，即得鎵基液態(tài)金屬ga-x；
7、液態(tài)金屬ga-x和固體潤(rùn)滑相進(jìn)行混合，置于陶瓷坩堝中，手動(dòng)研磨，直至兩者相互融合，然后將陶瓷坩堝放入超聲波清洗器中，超聲分散，鎵基液態(tài)金屬和固體潤(rùn)滑相均勻混合，即得所述膏狀高溫潤(rùn)滑劑。
8、在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，當(dāng)鎵基液態(tài)金屬為ga-in-sn時(shí)，ga、in、sn金屬原材料的質(zhì)量百分比為(55～70):(32～50)。
9、在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述超聲清洗的清洗劑選用乙醇、丙酮、乙酸乙酯、石油醚中的一種或多種。超聲清洗的時(shí)間為10～15min，烘干溫度為55～85℃。
10、在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，加熱的溫度為280～420℃，時(shí)間為3～5h。
11、在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述固體潤(rùn)滑相為粉末，顆粒為50～200nm。
12、本發(fā)明的上述技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：
13、(1)本發(fā)明通過添加固體潤(rùn)滑相并利用物理合金化方法，實(shí)現(xiàn)了ga-in-sn液態(tài)金屬在200～400℃高溫下潤(rùn)滑性能的提高；通過液態(tài)金屬本身氧化物粘度與固體潤(rùn)滑相融合在一起，大大提高了復(fù)合潤(rùn)滑劑的粘度，實(shí)現(xiàn)固-液特性互補(bǔ)優(yōu)勢(shì)，進(jìn)一步改善ga-in-sn液態(tài)金屬的高溫潤(rùn)滑性能。
14、(2)本發(fā)明利用二硫化鉬的層狀結(jié)構(gòu)在高溫條件下可有效減少摩擦，高溫下液體潤(rùn)滑劑成分會(huì)發(fā)生改變，而通過加入mos2可以形成固體潤(rùn)滑膜，實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬基液態(tài)潤(rùn)滑劑形成一定的保護(hù)層。其次，mos2的較高熔點(diǎn)也使得其可能在高溫下可以提供更持久的潤(rùn)滑效果。mos2晶體為六方密堆疊(hexagonaiclosed-packed)結(jié)構(gòu)，層間結(jié)合力(范德華力)遠(yuǎn)弱于層內(nèi)共價(jià)鍵(s-mo-s)，使其在剪切力作用下可沿基面滑移，形成連續(xù)的低剪切強(qiáng)度潤(rùn)滑膜(摩擦系數(shù)可低至0.04)，因此可以整體減少潤(rùn)滑劑的摩擦系數(shù)，使得高溫條件下，金屬基潤(rùn)滑劑可以依然表現(xiàn)良好的潤(rùn)滑性能。
15、(3)本發(fā)明制備的一種膏狀高溫潤(rùn)滑劑，在25℃～400℃范圍內(nèi)具有良好的潤(rùn)滑性能。
1.一種膏狀高溫潤(rùn)滑劑，其特征在于，所述膏狀高溫潤(rùn)滑劑包括液態(tài)金屬潤(rùn)滑劑和固體潤(rùn)滑劑相，所述固體潤(rùn)滑相為mos2粉末；所述液態(tài)金屬潤(rùn)滑劑包括鎵基液態(tài)金屬為鎵基液態(tài)金屬，結(jié)構(gòu)通式為ga-x，其中x為in、in-sn、in-bi、in-zn、in-sn-bi或in-sn-zn。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膏狀高溫潤(rùn)滑劑，其特征在于，所述液態(tài)金屬潤(rùn)滑劑和固體潤(rùn)滑劑相的質(zhì)量比為(100-x)：x，其中10≥x≥1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膏狀高溫潤(rùn)滑劑，其特征在于，膏狀高溫潤(rùn)滑劑中高溫是指200～400℃。
4.一種如權(quán)利要求1～3中任一項(xiàng)所述的膏狀高溫潤(rùn)滑劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，ga、x金屬原材料的質(zhì)量百分比為(55～70):(32～50)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述超聲清洗的清洗劑選用乙醇、丙酮、乙酸乙酯和石油醚中的一種或多種，超聲清洗的時(shí)間為10～15min，烘干溫度為55～85℃。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，加熱的溫度為280～420℃，時(shí)間為3～5h。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述固體潤(rùn)滑相為粉末，顆粒為50～200nm。