一種膜-脂復(fù)合潤滑方法
【專利摘要】一種膜?脂復(fù)合潤滑方法，它涉及一種潤滑方法。它要解決現(xiàn)有固體膜潤滑或脂潤滑單一使用時存在不能滿足高速高載工況、變化工況，固體膜潤滑時易磨損，并且潤滑效果不好的問題。方法：工件表面進(jìn)行預(yù)處理，然后在工件表面上加工固體潤滑膜，再在固體潤滑膜表面涂覆潤滑脂或在固體潤滑膜摩擦界面注入潤滑脂，即完成膜?脂復(fù)合潤滑。本發(fā)明脂潤滑將固體潤滑膜隔開，故能減緩固體膜的磨損，保護(hù)了固體潤滑膜從而延長了潤滑壽命，通過將適用于低速重載的固體膜潤滑與高速輕載脂潤滑方法的統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)了潤滑互補(bǔ)；通過固體膜承載，潤滑脂潤滑與吸振實(shí)現(xiàn)潤滑協(xié)同，潤滑效果好。
【專利說明】
一種膜-脂復(fù)合潤滑方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種潤滑方法。
【背景技術(shù)】
[0002]機(jī)械設(shè)備中的摩擦磨損不但增加能耗，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，而且降低設(shè)備壽命，增加安全隱患。潤滑技術(shù)是降低摩擦磨損的有效途徑，此外，潤滑技術(shù)還能降低噪音，能減少對工作人員的健康損傷。
[0003]按潤滑介質(zhì)分類，常見的潤滑方式可分為液體潤滑與固體潤滑。作為一種典型的液體潤滑，潤滑脂受摩擦界面的高速剪切時呈流體，起到潤滑、冷卻、密封、防銹和消除沖擊及載荷等作用。然而潤滑脂具有氧化安定性差、易蒸發(fā)、承受高載時油膜會遭破壞。固體潤滑實(shí)際上就是利用固體微粉、薄膜或復(fù)合材料代替潤滑油脂，隔離相對運(yùn)動的摩擦界面以達(dá)到減摩抗磨的一種技術(shù)。固體潤滑的優(yōu)點(diǎn)是:(I)可以在不能使用潤滑脂的運(yùn)轉(zhuǎn)條件和環(huán)境條件下使用；(2)重量輕、體積小，不像使用潤滑脂那樣需要密封和貯存；(3)時效變化下，保護(hù)管理費(fèi)用低廉等。固體潤滑的缺點(diǎn)是:(I)摩擦系數(shù)比潤滑油和潤滑脂都大；(2)因壽命限制，不能用于總轉(zhuǎn)數(shù)非常高的旋轉(zhuǎn)機(jī)器；(3)冷卻效果比潤滑油差，摩擦部件的溫度容易升高；(4)有噪音和振動；(5)產(chǎn)生磨肩等。
[0004]單一的脂潤滑或固體潤滑并不能滿足如下工況:(I)高速高載:脂潤滑適用于高速低載，而固體潤滑適用于低速重載；(2)變化工況:設(shè)備工作時，工況不是穩(wěn)定的，速度與載荷有明顯變化，此時單一的潤滑方式不適用；在高速低載時，更適用于脂潤滑，在低速重載時，更適用于固體潤滑；(3)長壽命工況:因固體潤滑膜層較薄，如長時間摩擦?xí)斐晒腆w膜磨損嚴(yán)重，此時不再適用于單一的固體潤滑。
[0005]現(xiàn)有關(guān)復(fù)合潤滑的專利涉及固液相復(fù)合型潤滑脂及制備方法，和固液復(fù)合型潤滑油添加劑的制備方法，并無涉及膜-脂復(fù)合潤滑方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明目的是為了解決現(xiàn)有固體膜潤滑或脂潤滑單一使用時存在不能滿足高速高載工況、變化工況，固體膜潤滑時易磨損，并且潤滑效果不好的問題，而提供一種膜-脂復(fù)合潤滑方法。
[0007]—種膜-脂復(fù)合潤滑方法，過程如下:工件表面進(jìn)行預(yù)處理，然后在工件表面上加工固體潤滑膜，再在固體潤滑膜表面涂覆潤滑脂或在固體潤滑膜摩擦界面注入潤滑脂，即完成膜-脂復(fù)合潤滑；
[0008]所述固體潤滑膜為軟金屬膜、高分子材料膜、層狀結(jié)構(gòu)物質(zhì)膜、陶瓷膜中的一種或多種構(gòu)成的復(fù)合膜;所述軟金屬膜為金、銀、鉛、錫或銦;所述高分子材料膜為尼龍、聚四氟乙烯或聚酰亞胺；所述層狀物質(zhì)膜為石墨、二硫化鉬、二硫化鎢或氮化硼；所述陶瓷膜為Al203、Zr02、Si3N4、SiC、Ti02、WC或Cr2O3;所述潤滑脂為復(fù)合鈦基潤滑脂、復(fù)合鋰基潤滑脂、鈣基潤滑脂、聚脲潤滑脂、復(fù)合鋁基潤滑脂或膨潤土潤滑脂。
[0009]本發(fā)明的特點(diǎn)在于:
[0010](I)單一潤滑為固體膜潤滑，潤滑脂潤滑及潤滑油潤滑方法。本方法采用固體，將潤滑脂涂覆于固體膜表面實(shí)現(xiàn)復(fù)合潤滑，拓展了潤滑方法與思路。
[0011 ] (2)固體潤滑膜雖然承載能力高，也具有較強(qiáng)的耐磨性，但沖擊載荷對固體膜會造成損失，長期的磨損也會損傷固體膜，涂覆于固體膜表面的潤滑脂不但能減少摩擦，而且會吸收振動，故能減緩了固體膜的磨損，延長了潤滑壽命。
[0012](3)固體膜適用于低速重載，而潤滑脂膜適用于高速輕載，如工況從低速重載向高速輕載轉(zhuǎn)變時，固體膜潤滑與脂潤滑分別發(fā)揮作用，使得潤滑更為合理，復(fù)合潤滑方式可彌補(bǔ)單一潤滑的不足。
[0013](4)固體膜潤滑摩擦系數(shù)高，脂潤滑摩擦系數(shù)低，復(fù)合潤滑的方式使得固體膜潤滑與脂潤滑均能發(fā)揮出各自的優(yōu)勢，在固體膜上涂覆上一層潤滑脂后，承載能力取決于固體膜，即硬質(zhì)膜的屈服強(qiáng)度，而剪切則發(fā)生在軟膜層，取決于軟膜的抗切強(qiáng)度。固體膜剛度大，承載能力強(qiáng)，潤滑脂剛度小，吸振能力強(qiáng)。
[0014]本發(fā)明的有益效果在于:
[0015](I)本發(fā)明使得潤滑方法與思路通過潤滑膜-潤滑脂復(fù)合潤滑的方式將單一潤滑進(jìn)行拓展。
[0016](2)本發(fā)明用潤滑脂將固體潤滑膜隔開，保護(hù)了固體潤滑膜從而延長了潤滑壽命。
[0017](3)本發(fā)明通過將適用于低速重載的固體膜潤滑與高速輕載脂潤滑方法的統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)了潤滑互補(bǔ)。
[0018](4)本發(fā)明通過固體膜承載，潤滑脂潤滑與吸振而實(shí)現(xiàn)潤滑協(xié)同。
[0019](5)本發(fā)明膜-脂復(fù)合潤滑方法，潤滑效果好。
【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明膜-脂復(fù)合潤滑方法的示意圖，其中I表示基體金屬1，2表示固體膜I，3表示潤滑脂，4表示固體膜2，5表示基體金屬2 ；
[0021]圖2是實(shí)施例3中磨損前Al2O3陶瓷膜零件的圖片；
[0022]圖3是實(shí)施例3中經(jīng)復(fù)合潤滑后Al2O3陶瓷膜零件的圖片；
[0023]圖4是實(shí)施例3中單一脂潤滑下定載荷變轉(zhuǎn)速下的摩擦系數(shù)曲線圖，其中■表示200N，.表示400N，▲表示600N，▼表示800N;
[0024]圖5是實(shí)施例3中經(jīng)鋁基Al2O3陶瓷膜-復(fù)合鈦基潤滑脂復(fù)合潤滑下的摩擦系數(shù)曲線圖，其中■表示605r/min，籲表示729r/min，▲表示828r/min，▼表示959r/min，★表示1046r/mino
【具體實(shí)施方式】
[0025]本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉【具體實(shí)施方式】，還包括各【具體實(shí)施方式】間的任意組合。
[0026]【具體實(shí)施方式】一:本實(shí)施方式一種膜-脂復(fù)合潤滑方法，過程如下:工件表面進(jìn)行預(yù)處理，然后在工件表面上加工固體潤滑膜，再在固體潤滑膜表面涂覆潤滑脂或在固體潤滑膜摩擦界面注入潤滑脂，即完成膜-脂復(fù)合潤滑；
[0027]所述固體潤滑膜為軟金屬膜、高分子材料膜、層狀結(jié)構(gòu)物質(zhì)膜、陶瓷膜中的一種或多種構(gòu)成的復(fù)合膜;所述軟金屬膜為金、銀、鉛、錫或銦;所述高分子材料膜為尼龍、聚四氟乙烯或聚酰亞胺；所述層狀物質(zhì)膜為石墨、二硫化鉬、二硫化鎢或氮化硼；所述陶瓷膜為Al203、Zr02、Si3N4、SiC、Ti02、WC或Cr2O3;所述潤滑脂為復(fù)合鈦基潤滑脂、復(fù)合鋰基潤滑脂、鈣基潤滑脂、聚脲潤滑脂、復(fù)合鋁基潤滑脂或膨潤土潤滑脂。
[0028]本實(shí)施方式中工件表面進(jìn)行預(yù)處理、在工件表面上加工固體潤滑膜，均采用的常規(guī)方法。
[0029]本實(shí)施方式中膜-脂復(fù)合潤滑方法適用于滾動摩擦、滑動摩擦或滾動滑動摩擦。
[0030]本實(shí)施方式中膜-脂復(fù)合潤滑方法的示意圖見圖1。
[0031 ]【具體實(shí)施方式】二:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是，所述工件表面為齒輪齒面、軸承滾珠表面、軸承內(nèi)圈表面或軸承外圈表面。其它步驟及參數(shù)與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0032]【具體實(shí)施方式】三:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一或二不同的是，所述軟金屬膜制備方法為離子鍍法或離子注入法。其它步驟及參數(shù)與【具體實(shí)施方式】一或二相同。
[0033]【具體實(shí)施方式】四:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至三之一不同的是，所述高分子材料膜制備方法為噴涂法。其它步驟及參數(shù)與【具體實(shí)施方式】一至三之一相同。
[0034]【具體實(shí)施方式】五:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至四之一不同的是，所述陶瓷膜為Al2O3和WC的任意比復(fù)合膜。其它步驟及參數(shù)與【具體實(shí)施方式】一至四之一相同。
[0035]【具體實(shí)施方式】六:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至五之一不同的是，所述陶瓷膜為Al2O3和Cr2O3的任意比復(fù)合膜。其它步驟及參數(shù)與【具體實(shí)施方式】一至五之一相同。
[0036]采用以下實(shí)施例驗(yàn)證本發(fā)明的有益效果:
[0037]實(shí)施例1:
[0038]—種膜-脂復(fù)合潤滑方法，具體過程如下:
[0039]一、將鐵基材料加工為摩擦零件，對表面進(jìn)行吹砂處理(Ra?2.00 ±0.2μπι)，然后置于超聲波清洗機(jī)中，以丙酮為清洗劑，清洗30min，晾干；
[0040]二、將聚酰亞胺溶解于氯仿與間甲酚的混合溶劑中，配置成質(zhì)量濃度為10%-15%的聚酰亞胺膠體溶液，其中氯仿與間甲酚的質(zhì)量比為50-60:30-40;
[0041 ]三、將MoS2顆粒(平均粒徑彡5μπι)用研缽研磨分散，然后加入到聚酰亞胺膠體溶液中，MoS2占聚酰亞胺膠體溶液總體積的3%，用超聲波儀器使之均勻分散，獲得聚酰亞胺-二硫化鑰涂料；
[0042]四、用噴槍將分散好的聚酰亞胺-二硫化鉬涂料噴于摩擦零件表面，厚度為40_50μm，然后在溫度為15-25°C、空氣相對濕度為40%-50%的環(huán)境下靜止揮發(fā)l-2h，再置于烘箱烘中，在150-170 0C下烘烤0.5-lh，進(jìn)行涂層固化，獲得聚酰亞胺-二硫化鉬固體膜；
[0043]五、用金相砂紙打磨聚酰亞胺-二硫化鉬固體膜，使其粗糙度Ra?0.Ιμπι;
[0044]七、選用復(fù)合鋰基潤滑脂，使其進(jìn)入摩擦界面。
[0045]本實(shí)施例中采用試驗(yàn)設(shè)備為MG-2000型高速高溫摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行試驗(yàn);轉(zhuǎn)速為600r/min，載荷400Ν，較之單一的聚酰亞胺-二硫化鉬膜潤滑，采用此膜-脂復(fù)合潤滑方法，磨損率降低3倍，摩擦系數(shù)由0.25降低至0.08。較之單一的脂潤滑，聚酰亞胺-二硫化鉬復(fù)合膜還具有抗腐蝕性。
[0046]實(shí)施例2:
[0047]—種膜-脂復(fù)合潤滑方法，具體過程如下:
[0048]一、將鐵基材料加工為摩擦零件，對表面進(jìn)行吹砂處理(Ra?2.00 ±0.2μπι)，然后置于超聲波清洗機(jī)中，以丙酮為清洗劑，清洗30min，晾干；
[0049]二、將聚酰亞胺溶解于氯仿與間甲酚的混合溶劑中，配置成質(zhì)量濃度為10%_15%的聚酰亞胺膠體溶液，其中氯仿與間甲酚的質(zhì)量比為50-60:30-40;
[0050]三、將聚四氟乙烯顆粒(平均粒徑<5μπι)用研缽研磨分散，然后加入到混合液中，聚四氟乙烯占聚酰亞胺膠體溶液總體積的3%，用超聲波儀器使之均勻分散，獲得聚酰亞胺-聚四氟乙烯涂料；
[0051]四、用噴槍將分散好的聚酰亞胺-聚四氟乙烯涂料噴于摩擦零件表面，厚度為40-50μπι，然后在溫度為15-25°C、空氣相對濕度為40-50%的環(huán)境靜止揮發(fā)l-2h，然后置于烘箱烘中，在150-170°C下烘烤0.5-lh，進(jìn)行涂層固化，獲得聚酰亞胺-聚四氟乙烯固體膜；
[0052]五、用金相砂紙打磨聚酰亞胺-聚四氟乙烯固體膜，使其粗糙度Ra?0.Ιμπι;
[0053]六、選用鈣基潤滑脂，使其進(jìn)入摩擦界面。
[0054]本實(shí)施例中采用試驗(yàn)設(shè)備為MG-2000型高速高溫摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行試驗(yàn);轉(zhuǎn)速為600r/min，載荷400Ν，較之單一的四氟乙烯潤滑，采用此膜-脂復(fù)合潤滑方法，磨損率降低2倍，摩擦系數(shù)由0.26降低至0.075。較之單一的脂潤滑，聚酰亞胺-四氟乙烯復(fù)合膜還具有抗沖擊性。
[0055]實(shí)施例3:
[0056]—種膜-脂復(fù)合潤滑方法，具體過程如下:
[0057]一、將鋁基零件加工為摩擦零件，對表面進(jìn)行磨削處理至粗糙度0.5μπι以下，蒸餾水沖洗，然后置于超聲波清洗機(jī)中，以丙酮為清洗劑，清洗30min，晾干；
[0058]二、將加工好的摩擦零件放入盛有質(zhì)量濃度為5%_10%的Na2S13-KOH電解液的渡槽中進(jìn)行微弧氧化處理，獲得Al2O3陶瓷固體膜;工作方式選擇恒流方式，電流密度為5A/dm2，頻率為150HZ，正脈寬為1.0ms，負(fù)脈寬為1.5ms，處理時間為2h ；
[0059]三、四、微弧氧化處理后取出試件并晾干，然后用金相砂紙打磨Al2O3陶瓷固體膜，使其粗糙度Ra?Ο.?μπι(如圖2所示)；
[0060]五、選用復(fù)合鈦基潤滑脂，使其進(jìn)入摩擦界面(如圖3所示)。
[0061]本實(shí)施例中采用試驗(yàn)設(shè)備為MG-2000型高速高溫摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行試驗(yàn);較之單一的脂潤滑，采用此膜-脂復(fù)合潤滑方法，磨損率降低4-5倍。較之單一的微弧氧化膜間的摩擦，摩擦系數(shù)大大降低。
[0062]本實(shí)施方式膜-脂復(fù)合潤滑與單一脂潤滑對比:
[0063]采用試驗(yàn)設(shè)備為MG-2000型高速高溫摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)；
[0064]單一脂潤滑試驗(yàn):用硬質(zhì)鋁合金加工成環(huán)狀摩擦試樣，潤滑脂選用復(fù)合鈦基潤滑月旨，轉(zhuǎn)速為500r/min，載荷分別為200Ν、400Ν、600Ν、800Ν，所得摩擦系數(shù)曲線為圖4，在不同載荷下所得平均摩擦系數(shù)為0.09,0.069,0.045,0.038；
[0065]膜-脂復(fù)合潤滑試驗(yàn):用硬質(zhì)鋁合金加工成環(huán)狀摩擦試樣，然后在其表面原位生成Al2O3陶瓷膜，潤滑脂選用復(fù)合鈦基潤滑脂，轉(zhuǎn)速為800r/min，載荷分別為200Ν、400Ν、600Ν、800Ν，所得摩擦系數(shù)曲線為圖5，在不同載荷下所得平均摩擦系數(shù)為0.08、0.053、0.041、0.025；
[0066]試驗(yàn)得出此結(jié)果:即使在更高轉(zhuǎn)速下，招基Al2O3陶瓷膜-復(fù)合鈦基潤滑脂潤滑相比于復(fù)合鈦基潤滑脂對鋁的潤滑具有更低的摩擦系數(shù)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種膜-脂復(fù)合潤滑方法，其特征在于它的過程如下:工件表面進(jìn)行預(yù)處理，然后在工件表面上加工固體潤滑膜，再在固體潤滑膜表面涂覆潤滑脂或在固體潤滑膜摩擦界面注入潤滑脂，即完成膜-脂復(fù)合潤滑； 所述固體潤滑膜為軟金屬膜、高分子材料膜、層狀結(jié)構(gòu)物質(zhì)膜、陶瓷膜中的一種或多種構(gòu)成的復(fù)合膜;所述軟金屬膜為金、銀、鉛、錫或銦;所述高分子材料膜為尼龍、聚四氟乙烯或聚酰亞胺;所述層狀物質(zhì)膜為石墨、二硫化鉬、二硫化鎢或氮化硼;所述陶瓷膜為αι203、Zr02、Si3N4、SiC、Ti02、WC或Cr2O3;所述潤滑脂為復(fù)合鈦基潤滑脂、復(fù)合鋰基潤滑脂、鈣基潤滑脂、聚脲潤滑脂、復(fù)合鋁基潤滑脂或膨潤土潤滑脂。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種膜-脂復(fù)合潤滑方法，其特征在于所述工件表面為齒輪齒面、軸承滾珠表面、軸承內(nèi)圈表面或軸承外圈表面。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種膜-脂復(fù)合潤滑方法，其特征在于所述軟金屬膜制備方法為離子鍍法或離子注入法。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種膜-脂復(fù)合潤滑方法，其特征在于所述高分子材料膜制備方法為噴涂法。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種膜-脂復(fù)合潤滑方法，其特征在于所述陶瓷膜為Al2O3和WC的任意比復(fù)合膜。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種膜-脂復(fù)合潤滑方法，其特征在于所述陶瓷膜為Al2O3和Cr2O3的任意比復(fù)合膜。
【文檔編號】F16C33/66GK105909962SQ201610236102
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年4月15日
【發(fā)明人】曲建俊, 牛明, 周寧寧, 王黎欽, 郜云波
【申請人】哈爾濱工業(yè)大學(xué)