一种自修复性固体润滑涂层及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种自修复性固体润滑涂层的制备方法，制备工艺如下（1）第一步自修复成分蛇纹石矿粉的改性：称取一定量250目至325目的蛇纹石并加入玻璃容器中，然后加入一定量的油酸（蛇纹石矿粉与油酸的质量比为1:3至1:5之间），通过磁力搅拌的方式室温条件下持续搅拌3‑6h，然后抽滤得到改性的蛇纹石矿粉。（2）第二步涂层组分的混合调配：在持续的机械搅拌条件下，称取一定质量的热固性树脂、溶剂加入容器中搅拌均匀，然后依次加入减磨添加剂、防沉剂、自修复组分与引发剂，并搅拌均匀，然后过三辊磨进行研磨均质；（3）第三步涂层的固化：将润滑涂层前体混合物均匀的涂覆在摩擦副表面，然后置于烘箱中在120‑150℃条件下固化0.5‑2h，然后在170‑200℃条件下固化0.5‑2h。

Self repairing solid lubricating coating and preparation method thereof

The invention discloses a self repair solid lubricant coating preparation method, the preparation process is as follows (1) modified first step self repairing components of serpentine: weigh a certain amount of 250 to 325 mesh serpentine and add a glass container, and then adding a certain amount of oleic acid (quality of serpentine powder oleic acid ratio of 1:3 to 1:5), by way of magnetic stirring at room temperature for 3 mixing 6h, filtration and then get the modified serpentine. (2) mixing the second step coating components in continuous mechanical stirring conditions, said thermosetting resin, solvent quality into container mixing, followed by adding antiwear additives, anti settling agent, self repairing component and initiator, and stir evenly, then three roller mill were grinding and homogenizing; (3) curing third step coating: coating lubricating coating precursor mixture evenly on the friction surface, and then placed in an oven at 120 under 150 DEG C curing 0.5 2h, and 0.5 2h in 170 curing under 200 DEG C.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及机械工程材料领域，尤其是涉及自修复性固体润滑涂层及其制备方法，该种固体润滑涂层可应用于各种金属与金属之间的摩擦副表面。
技术介绍
摩擦是机器设备运转过程中不可避免的物理现象，不仅会造成能量的消耗而且会因长时间的摩擦产生磨损进而导致设备零部件受损。零部件在磨损状态下，会降低设备的工作效率、可靠性和稳定性，甚至是设备的运转失灵。据统计，由于摩擦磨损导致的机械设备零部件的失灵所占的比例很大，而且造成了大量的能量消耗和损失。润滑油脂是当今社会润滑领域用量最大、范围最广的润滑剂，但是油脂润滑也存在自己的缺陷。在某些特殊情况如边界摩擦、混合摩擦条件下，会出现金属与金属之间的直接接触从而产生干摩擦。干摩擦是人们最想避免的摩擦现象。因此，在某些特殊的润滑工况下，固体润滑涂层的应用会获得人们的青睐。从上世纪80年代起，我国科研工作者已开展相关金属/金属摩擦副之间自修复技术的研究，而且主要的研究应用方向是润滑油脂。多篇文献专利报道了有关自修复组分在油脂中的应用及其润滑机理（王勇等，金属自修复添加剂抗摩减磨性能研究综述，制造技术与机床，2016,(1):47-51；200510094232.9；201310108139.3；200610078732.8）。研究结果表明自修复组分可提高摩擦接触面的光滑平整度，减小磨痕，降低磨损量。专利200510094232.9公开了一种减振降噪自修复纳米润滑材料及其制备方法，该润滑材料主要是由纳米级金属粉和天然矿石粉组成，用于油（脂）润滑或超声介质中加入的高性能修复纳米材料，但是并未公开将其自修复组分应用于热固型树脂为基料的固体减摩涂层中。专利201310108139.3公开了一种自修复复合钛基润滑脂及其制备方法，其也是在润滑油脂中的应用，即使公开了所使用自修复材料为纳米级、微米级碳酸钙或微米级蛇纹石矿粉或球形微米石墨粉，但是所使用自修复材料并未进行表面改性，本领域普通技术人员可以预见其与复合钛基润滑脂的相容性较差。专利200610078732.8公开了一种用于在摩擦表面获得润滑性碳氧化膜的抗磨修复剂及其制备方法，其也是适用于润滑油脂中，且为了使修复材料在基础油和分散剂的存在情况下加速形成润滑性碳氧化膜，将层状硅酸盐矿物粉（蛇纹石）加工为超细粉体，将六方氮化硼加工为纳米级粉体，也并未公开应用于固体润滑涂层中，另外其所述的加工过程十分费时费力，成本高。在同一摩擦过程中，磨损和修复是同时存在的，两者之间存在一种动态平衡，本专利技术针对现有技术中存在的问题，制备了一种自修复性能的固体润滑涂层，在实际摩擦过程中，自修复组分会在特定的物理化学作用下生成减磨性能优异的金属陶瓷保护层，同时会对磨损表面产生一定的补偿“修复”作用，进而实现摩擦磨损部件的在线自修复功能。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种自修复性固体润滑涂层及其制备方法，该种润滑涂层可进一步的提高抗摩性，降低摩擦系数，延长涂层使用时间。该润滑涂层是一种含有自修复成分蛇纹石矿粉的高分子耐磨复合涂层，且自修复成分蛇纹石矿粉经过筛分、油酸表面改性、固化处理，增强了在润滑涂层基体材料中的分散性和润滑涂层基体材料的相容性，可以有效保护摩擦部位。与未添加改性蛇纹石矿粉的润滑涂层相比，加有改性蛇纹石矿粉的润滑涂层摩擦系数降低，抗磨性能提高，相同实验条件下的使用时间明显延长。一种自修复性固体润滑涂层，其是由热固性树脂、溶剂、减磨剂、软金属、自修复组分、防沉剂、引发剂组成。各组分含量按重量计为：热固性树脂30-60份，溶剂10-30份，减磨添加剂15-25份，防沉剂0.5-1.5份，自修复组分5-15份，引发剂1-4份；其中自修复组分蛇纹石为250目至325目之间的粉料，然后经分散剂改性处理，自修复组分与分散剂的质量比为1:3至1:5之间。所述热固性树脂为脲醛树脂、环氧树脂、酚醛树脂、聚氨酯中的一种。上述高分子材料的分子链间由范德华作用力或氢键相连，外力作用下易于产生相对运动形成光滑表面，因而摩擦因数较小；另外，上述高分子材料具备弹性和塑性，在摩擦过程中能吸收部分摩擦做功，当形变恢复时可又能将能力释放出来，因而可减轻摩擦副表面磨损。所述自修复材料为蛇纹石，在一定温度、压力和剪切条件下蛇纹石可形成含硅有机化合物及二氧化硅等物质沉积于摩擦副表面划痕处起到修复作用，并进一步与铁单质、氧化铁形成减磨层起到抗磨作用。不同于树脂的弹性和塑性变形原理，不同于二硫化钼、氮化硼等于摩擦副表面形成金属硫化物、金属氮化物、金属硼化物抗磨修复层的原理。因而蛇纹石可通过一定的协同效应提高涂层抗摩耐磨性能。此外经油酸改性后蛇纹石改变无机材料蛇纹石与热固型树脂的相容性。所述溶剂为醋酸丁酯、N-甲基-2-吡咯烷酮、二甲苯、环己烷、正丁醇、苯乙烯中的一种或者几种。溶剂是树脂基料重要的稀释剂，它可以调节涂层粘度，满足施工要求。合理的选择溶剂是涂层配方设计中重要环节之一。一方面上述溶剂的溶解度参数与树脂基料的溶解度参数相近，是树脂基料的良性稀释剂，另一方面上述溶剂的相对挥发速度适宜，在涂层施工结束后，可以以适合的速度释放，避免涂层表面出现针孔、流平性差及涂层附着力和防护性能下降等缺陷。所述减磨添加剂为石墨、二硫化钼、氰尿酸三聚氰胺、聚四氟乙烯、碳化硼中的一种或者几种，上述几种减摩剂为润滑材料领域经常用到的固体添加剂，具有摩擦系数低、润滑效果好的特点，可以将其应用于树脂基体中增强润滑性能、起到降摩的效果。所述减磨添加剂为石墨、二硫化钼、氰尿酸三聚氰胺、聚四氟乙烯、碳化硼中的一种或者几种。所述自修复组分为蛇纹石。所述防沉剂为膨润土。所述引发剂为过氧化甲乙酮、过氧化苯甲酰、N,N-二甲基苯胺、偶氮二异丁腈、环烷酸钴、过苯甲酸叔丁酯中、六亚甲基四胺的一种或两种。所述用于改性自修复组分的表面改性剂为油酸。本专利技术的目的是提供一种自修复性固体润滑涂层的制备方法，该方法的制备工艺如下：（1）、第一步自修复成分蛇纹石矿粉的改性：称取一定量250目至325目的蛇纹石并加入玻璃容器中，然后加入一定量的油酸（蛇纹石矿粉与油酸的质量比为1:3至1:5之间），通过磁力搅拌的方式室温条件下持续搅拌3-6h，然后抽滤得到改性的蛇纹石矿粉。（2）、第二步涂层组分的混合调配：在持续的机械搅拌条件下，称取一定质量的热固性树脂、溶剂加入容器中搅拌均匀，然后依次加入减磨添加剂、防沉剂、自修复组分与引发剂，并搅拌均匀，然后过三辊磨进行研磨均质；（3）、第三步涂层的固化：将润滑涂层前体混合物均匀的涂覆在摩擦副表面，然后置于烘箱中在120-150℃条件下固化0.5-2h，然后在170-200℃条件下固化0.5-2h。固化主要是热固性树脂的化学交联过程，也使得蛇纹石均匀分散在高分子材料中。本专利技术的优点是：1、将自修复成分蛇纹石应用于润滑涂层中，拓展了蛇纹石的应用范围，其次由于蛇纹石具有良好的自修复性，因而有效的保护了摩擦部位，减小了磨损量，与未添加蛇纹石的涂层相比，磨损量下降了10%-40%。2、自修复组分蛇纹石的加入，明显的降低了涂层的摩擦系数，相比于未添加蛇纹石的涂层降低了15%-20%，起到了很好的减摩作用。3、自修复组分蛇纹石可与石墨、二硫化钼等固体润滑剂通过协同作用进一步提高固体润滑涂层的减摩抗磨效果，添加蛇纹石本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自修复性固体润滑涂层，其特征在于所述的润滑涂层是由热固性树脂、溶剂、减磨剂、自修复成分、防沉剂、引发剂复配而成，各组分含量按重量计为：热固性树脂 30‑60份，溶剂 10‑30份，减磨剂 15‑25份，防沉剂 0.5‑1.5份，自修复组分 5‑15份，引发剂 1‑4份。

【技术特征摘要】
1.一种自修复性固体润滑涂层，其特征在于所述的润滑涂层是由热固性树脂、溶剂、减磨剂、自修复成分、防沉剂、引发剂复配而成，各组分含量按重量计为：热固性树脂30-60份，溶剂10-30份，减磨剂15-25份，防沉剂0.5-1.5份，自修复组分5-15份，引发剂1-4份。2.根据权利要求1所述的一种自修复性固体润滑涂层的制备方法，步骤如下：（1）自修复成分蛇纹石矿粉的改性：称取一定量250-325目的蛇纹石并加入玻璃容器中，然后加入一定量的油酸，蛇纹石矿粉与油酸的质量比为1:3-1:5，通过磁力搅拌的方式室温条件下持续搅拌3-6h，然后抽滤得到改性的蛇纹石矿粉；（2）涂层组分的混合调配：在持续的机械搅拌条件下，称取一定质量的热固性树脂、溶剂加入容器中搅拌均匀，然后依次加入减磨添加剂、防沉剂、自修复组分与引发剂，并搅拌均匀，然后过三辊磨进行研磨均质；（3）涂层的固化：将润滑涂层前体混合物均匀的涂覆在摩擦副表面，然后置于烘箱中在120-150℃条件下固化0.5-2h，然后在170-200℃条件...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔志，张利，王飞，
申请(专利权)人：青岛中科润美润滑材料技术有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37