一种在超滑系统中原位实现油基液体超滑方法

专利2025-06-14  26


本文涉及润滑材料,具体涉及一种超滑系统以及原位实现油基液体超滑的方法。


背景技术:

1、碳基薄膜是一种具有强韧与润滑一体化特性的新型材料。碳基薄膜材料能够有效降低零部件的摩擦和磨损,因而在航天、航空和深海舰艇领域具有广泛的应用。随着超滑概念的提出,如何实现碳基薄膜的鲁棒性超滑是国内外研究的热点内容,特别是在碳基薄膜表面实现油基液体超滑。其中,油基润滑体系由于其热稳定性高、难以挥发且不易受环境湿度影响,是最具工程应用价值的超滑体系之一;同时,油基润滑液的废液可循环回收,深度契合我国绿色可持续发展理念。

2、然而,碳基薄膜的高化学惰性导致其难以与油基液体发生摩擦化学反应,进而无法实现超滑。


技术实现思路

1、以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。

2、针对上述技术难题,本技术创新超滑效果的实现路径,提供一种面向碳基薄膜、实现油基液体超滑的预磨合润滑液及其制备方法以及超滑系统和原位实现油基液体超滑的方法,本技术所述方法已实现多种油基液体在碳基薄膜表面的鲁棒性超滑。

3、本技术第一方面提供了一种预磨合润滑液,所述预磨合润滑液,按重量百分比,包括以下组成:摩擦改进剂:0.01%-15.0%,及余量多元脂肪醇。

4、在一种示例性实施例中,所述预磨合润滑液,按重量百分比,由以下组分组成:摩擦改进剂:0.01%-15.0%,及余量多元脂肪醇。

5、在一种示例性实施例中,所述摩擦改进剂为c1-10烷基硫酸酯和c1-10烷基亚硫酸酯中的一种或两种;优选c1-8烷基硫酸酯和c1-8烷基亚硫酸酯中的一种或两种,更优选c1-5烷基硫酸酯和c1-5烷基亚硫酸酯中的一种或两种。

6、在一种示例性实施例中,所述烷基硫酸酯的结构为:r1o-so2-or2,其中,r1与r2为相同或不同的c1-5烷基。

7、在一种示例性实施例中,所述烷基亚硫酸酯的结构为:r3o-s(=o)-or4,其中,r3与r4为相同或不同的c1-5烷基。

8、在一种示例性实施例中,所述烷基硫酸酯选自硫酸二乙酯、硫酸二丙酯、硫酸二丁酯、硫酸二戊酯中的一种或多种任意比例的混合物。

9、在一种示例性实施例中,所述烷基亚硫酸酯选自亚硫酸二乙酯、亚硫酸二丙酯、亚硫酸二丁酯、亚硫酸二戊酯中的一种或多种任意比例的混合物。

10、在一种示例性实施例中,所述多元脂肪醇为碳原子个数为2-20且羟基数量不少于2的脂肪醇中的一种或多种任意比例的混合物。本文所用术语“多元脂肪醇”包括:链烃多元醇和环状多元醇,其中,所述链烃多元醇任选地包括一个或多个醚基、烯烃基或炔烃基。

11、在一种示例性实施例中,所述多元脂肪醇可选自三乙二醇、乙二醇、丙二醇(例如,1,3-丙二醇、1,2-丙二醇)、丙三醇(例如,1,3-丙二醇、1,2-丙二醇)中的一种或多种。

12、在一种示例性实施例中,所述摩擦改进剂选自亚硫酸二丙酯、硫酸二乙酯中的一种或两种。

13、在一种示例性实施例中,所述预磨合润滑液,按重量百分比,由以下组分组成:亚硫酸二丙酯10%及余量三乙二醇;或

14、所述预磨合润滑液,按重量百分比,由以下组分组成:亚硫酸二丙酯2%、硫酸二乙酯3%和余量的乙二醇;或

15、所述预磨合润滑液,按重量百分比,由以下组分组成:亚硫酸二丙酯2%、硫酸二乙酯3%、丙三醇5%、乙二醇30%、丙二醇10%、三乙二醇50%。

16、本技术第二方面提供了一种上述预磨合润滑液的制备方法,包括:按照配比,将摩擦改进剂和多元脂肪醇混合均匀,即得所述预磨合润滑液。

17、本技术第三方面提供了一种通过上述方法制备的预磨合润滑液。

18、本技术第四个方面提供了一种超滑系统,所述超滑系统以氮化硅、二氧化硅、氧化锆或钨钢中的任意一种与碳基薄膜作为摩擦副,以油基液体作为润滑剂,并在所述摩擦副表面预先滴加或涂覆所述预磨合润滑液。

19、在一种示例性实施例中,所述油基液体为非饱和油基液体;

20、任选地,所述油基液体选自油酸、蓖麻油、大豆油、聚α-烯烃(pao)和硅油中的一种或多种任意比例的混合物;

21、任选地,所述聚α-烯烃选自pao 2、pao 4和pao 10中的一种或多种任意比例的混合物;

22、任选地,所述硅油选自甲基硅油、乙基硅油、苯基硅油、氟化硅油和氨基硅油中的一种或多种任意比例的混合物。

23、在一种示例性实施例中,所述超滑系统以碳基薄膜/氮化硅陶瓷作为摩擦副。

24、在一种示例性实施例中,所述碳基薄膜为无氢非晶碳基薄膜;

25、任选地,所述碳基薄膜选自非晶碳基薄膜(a-c)和四面体非晶碳基薄膜(ta-c)中的至少一种。

26、本技术第五个方面提供了一种在上述超滑系统中原位实现油基液体超滑方法,所述方法包括:

27、1)将所述预磨合润滑液滴加或涂覆至所述摩擦副的表面并磨合;

28、2)清理所述摩擦副的表面后,将油基液体滴加至步骤1)得到的所述摩擦副的表面,即可在所述超滑系统中原位实现油基液体超滑。

29、在一种示例性实施例中,步骤1)包括:将所述预磨合润滑液滴加或涂覆至所述摩擦副的表面,在转速为v1和赫兹接触应力为p1的条件下运行0-120分钟,其中,这里的运行时间不包括0。

30、在一种示例性实施例中,步骤2)包括:清理所述摩擦副的表面后,将所述油基液体滴加至步骤1)得到的所述摩擦副的表面,在转速为v2和赫兹接触应力为p2的条件下进行摩擦,即可在所述超滑系统中原位实现油基液体超滑。

31、在一种示例性实施例中,所述转速v1和v2的范围为:

32、0mm/s≤v1≤300mm/s,0mm/s≤v2≤1000mm/s,且满足v1≤v2。

33、在一种示例性实施例中,所述赫兹接触应力p1和p2的范围为:

34、0mpa<p1≤2000mpa,0mpa<p2≤500mpa,且满足p1≥p2。

35、在一种示例性实施例中,所述方法包括以下步骤:

36、1)将所述预磨合润滑液滴加至或涂覆非晶碳基薄膜a-c/氮化硅陶瓷配副的表面,在转速为31.4mm/s和赫兹接触应力1.5gpa的条件下运行10分钟;其中,所述预磨合润滑液,按重量百分比,由以下组分组成:亚硫酸二丙酯10%及余量三乙二醇;

37、2)清理非晶碳基薄膜a-c/氮化硅陶瓷配副表面后,将甲基硅油滴加至步骤1)得到的碳基薄膜/氮化硅陶瓷配副的表面,在转速为62.8mm/s和赫兹接触应力为89mpa的条件下进行摩擦,即可在所述超滑系统中原位实现油基液体超滑。

38、在一种示例性实施例中,所述方法包括:

39、1)将预磨合润滑液滴加或涂覆至四面体非晶碳基薄膜ta-c/氮化硅陶瓷配副的表面,在转速为31.4mm/s和赫兹接触应力1.5gpa的条件下运行10分钟;其中,所述预磨合润滑液,按重量百分比,由以下组分组成:亚硫酸二丙酯2%、硫酸二乙酯3%和余量的乙二醇;

40、2)清理四面体非晶碳基薄膜ta-c/氮化硅陶瓷配副表面后,将pao 4滴加至四面体非晶碳基薄膜ta-c/氮化硅陶瓷配副的表面,在转速为62.8mm/s和赫兹接触应力为90mpa的条件下进行摩擦,即可在所述超滑系统中原位实现油基液体超滑。

41、在一种示例性实施例中,所述方法包括:

42、1)将预磨合润滑液滴加或涂覆至非晶碳基薄膜a-c/氮化硅陶瓷配副的表面,在转速为31.4mm/s和赫兹接触应力1.5gpa的条件下运行10分钟;其中,所述预磨合润滑液,按重量百分比,由以下组分组成:亚硫酸二丙酯2%、硫酸二乙酯3%、丙三醇5%、乙二醇30%、丙二醇10%、三乙二醇50%;

43、2)清理非晶碳基薄膜a-c/氮化硅陶瓷配副表面后,将油基液体滴加至非晶碳基薄膜a-c/氮化硅陶瓷配副的表面,在转速为62.8mm/s和赫兹接触应力为87mpa的条件下进行摩擦,即可在所述超滑系统中原位实现油基液体超滑;其中,所述油基液体,按重量百分比,由以下组分组成:油酸2%、甲基硅油20%、pao 2 50%、pao 4 28%。

44、本技术具有以下技术效果:

45、1.本技术提供了一种在超滑系统中原位实现油基液体超滑的方法,解决了碳基薄膜表面的油基液体难以实现超滑的技术难题,已实现多种油基液体及其混合物在碳基薄膜/氮化硅配副表面的鲁棒性超滑。

46、2.本技术的超滑系统和原位实现油基液体超滑的方法对多种碳基薄膜具有优异的适应性,不依赖于涂层制备方法,对涂层表面粗糙度和结合力等参数的敏感性较低,具有广泛的工业应用价值。

47、3.本技术的超滑系统和原位实现油基液体超滑的方法所涉及的油基液体具备高适应性特征,结合实际工业润滑环境,通过组分及含量的合理设计,可实现摩擦系数的可控调整。

48、本技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本技术而了解。本技术的其他优点可通过在说明书以及附图中所描述的方案来实现和获得。


技术特征:

1.一种在超滑系统中原位实现油基液体超滑方法,其特征在于,所述超滑系统以氮化硅、二氧化硅、氧化锆或钨钢中的任意一种与碳基薄膜作为摩擦副,以油基液体作为润滑剂,并在所述摩擦副表面预先滴加或涂覆预磨合润滑液;所述方法包括:

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述预磨合润滑液,按重量百分比,由以下组分组成:摩擦改进剂:0.01%-15.0%,及余量多元脂肪醇;和/或

3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述摩擦改进剂为c1-10烷基硫酸酯和c1-10烷基亚硫酸酯中的一种或两种;和/或

4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述烷基硫酸酯的结构为:r1o-so2-or2,其中,r1与r2为相同或不同的c1-5烷基;和/或

5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述烷基亚硫酸酯选自亚硫酸二乙酯、亚硫酸二丙酯、亚硫酸二丁酯、亚硫酸二戊酯中的一种或多种任意比例的混合物;和/或

6.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述多元脂肪醇选自三乙二醇、乙二醇、丙二醇、丙三醇中的一种或多种;和/或

7.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述油基液体选自油酸、蓖麻油、大豆油、聚α-烯烃和硅油中的一种或多种任意比例的混合物;

8.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述摩擦副以碳基薄膜/氮化硅陶瓷作为摩擦副;

9.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,步骤1)包括:将所述预磨合润滑液滴加或涂覆至所述摩擦副的表面,在转速为v1和赫兹接触应力为p1的条件下运行0-120分钟,其中,这里的运行时间不包括0;

10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,所述转速v1和v2的范围为:


技术总结
一种在超滑系统中原位实现油基液体超滑方法。所述超滑系统以氮化硅、二氧化硅、氧化锆或钨钢中的任意一种与碳基薄膜作为摩擦副,以油基液体作为润滑剂,并在所述摩擦副表面预先滴加或涂覆预磨合润滑液。所述预磨合润滑液,按重量百分比,由以下组分组成:摩擦改进剂:0.01%‑15.0%,及余量多元脂肪醇。所述原位实现油基液体超滑方法包括:1)将预磨合润滑液滴加至摩擦副的表面并磨合;2)清理所述摩擦副的表面后,将油基液体滴加至步骤1)得到的所述摩擦副的表面,即可原位实现油基液体超滑。本申请所述方法已实现多种油基液体在碳基薄膜表面的鲁棒性超滑。

技术研发人员:陈新春,唐华杰,邓雯丽,雒建斌
受保护的技术使用者:清华大学
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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