一种润滑油液滴脱附性能优异的毛细管及其加工工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种润滑油液滴脱附性能优异的毛细管及其加工工艺，该润滑油液滴脱附性能优异的毛细管，毛细管的出口端设置有内锥面，内锥面与端面夹角为15

【技术实现步骤摘要】
一种润滑油液滴脱附性能优异的毛细管及其加工工艺


[0001]本专利技术涉及机械工程表面处理
，具体涉及一种润滑油液滴脱附性能优异的毛细管及其加工工艺。

技术介绍

[0002]长寿命、高可靠性的卫星平台是我国日益增长的空间战略需求。动量飞轮是空间执行机构的重要组件。目前，受限于空间条件下轴承组件的润滑技术瓶颈，长期服役的轴承组件在润滑状态恶化后，往往会出现摩擦性能下降、摩擦力矩不稳定等问题，使得动量飞轮的设计寿命距离满足卫星长寿命需求仍有一定差距。动量飞轮的润滑问题已成为制约卫星平台技术提升的关键因素。
[0003]空间精密轴承组件作为动量飞轮的核心部件，其长寿命润滑技术，是空间摩擦学领域亟待开展的重要研究内容之一。开展主动微量供油技术研究，实现润滑油的持续微量供给，使轴承组件得到及时、有效的润滑，改善其服役期间的摩擦学性能，满足产品高精度、长寿命的应用需求，对我国空间技术发展具有重要价值。
[0004]微量供油的关键环节之一即实现微量润滑油液滴在供油毛细管出口端的顺利脱附。润滑油液滴在供油微通道出口端较短的生长周期和较小的脱附粒径，对轴承实现长期微量润滑和长寿命运行至关重要。
[0005]目前，受限于供油毛细管的表面特性和几何特性，润滑油液滴在其出口端的生长周期较长、脱附粒径较大。导致润滑油液滴脱附前的相当长的时间周期内，轴承组件等待润滑表面处于乏油状态，磨损加剧。而较大粒径的润滑油液滴脱附后由于不能及时铺展浸润，又导致润滑油液过剩，难以实现流体润滑效果。长期服役的轴承组件在润滑状态恶化后，往往会出现摩擦性能下降、摩擦力矩不稳定等问题，严重影响在轨产品的长寿命运转。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种润滑油液滴脱附性能优异的毛细管，用以解决现有润滑油液滴在微量供油毛细管出口端生长周期长、脱附粒径大、脱附性能差的问题。
[0007]本专利技术的另一个目的是提供一种润滑油液滴脱附性能优异的毛细管的加工工艺。
[0008]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0009]一种润滑油液滴脱附性能优异的毛细管，毛细管的出口端设置有内锥面，内锥面与端面夹角为15
°
～60
°
；毛细管出口端的内壁、外壁及内锥面均涂覆有疏油聚合物涂层。
[0010]进一步地，所述疏油聚合物涂层的干膜厚度为15～50μm。疏油聚合物涂层是通过浸涂方式涂覆到毛细管基体表面的，故涂层的干膜厚度和疏油聚合物涂料的粘度密切相关：增加有机溶剂的含量，降低涂料粘度，涂膜厚度减小；减少有机溶剂的用量，提高涂料粘度，涂膜厚度增加。浸涂后的湿膜厚度通常在20～80μm，溶剂挥发固化成型后，涂膜厚度会有所下降。
[0011]进一步地，所述疏油聚合物涂层由聚二甲基硅氧烷、聚六亚甲基二异氰酸酯、氟碳
树脂、过氧化苯甲酰、纳米二氧化硅和二甲苯组成。氟碳树脂为制备疏油聚合物涂层的主要成膜物质。聚二甲基硅氧烷为低表面能助剂，用于增加涂料成膜过程中的表面张力梯度，并进一步降低涂层的表面能。聚六亚甲基二异氰酸酯为交联固化剂，用于涂料交联固化成膜；过氧化苯甲酰用作树脂交联固化所需的引发剂和催化剂。纳米二氧化硅为无机填料，用于调整涂料固化成膜过程中的流变性能，在涂料固化成膜后形成微纳结构，用于改善聚合物涂层的疏油性能，提升油液接触角。二甲苯为有机溶剂，用于稀释、分散涂料中的各组分并调整涂料的粘度。
[0012]进一步地，所述疏油聚合物涂层包括以下质量份数的各组分：
[0013][0014][0015]上述润滑油液滴脱附性能优异的毛细管的加工工艺，包括以下步骤：
[0016]S1:将毛细管出口端加工出内锥面，内锥面与出口端的出口平面之间的角度为15
°
～60
°
；
[0017]S2：配制疏油聚合物涂料；
[0018]S3：将步骤S2中的疏油聚合物涂料涂覆于毛细管内壁面和外壁面，待疏油聚合物涂料含有的溶剂挥发后将毛细管在100℃条件下固化2h，使得疏油聚合物涂料固化为疏油聚合物涂层。
[0019]进一步地，步骤S2中疏油聚合物涂料由以下质量百分比的各物质组成：
[0020][0021]进一步地，步骤S2中疏油聚合物涂料的制备方法为：取配方量的聚二甲基硅氧烷和聚六亚甲基二异氰酸酯，搅拌均匀，得到硅橡胶涂料；之后取配方量的氟碳树脂和过氧化苯甲酰，搅拌均匀，得到氟碳树脂涂料；最后取硅橡胶涂料、氟碳树脂涂料和配方量的纳米二氧化硅、二甲苯，搅拌均匀，即得。
[0022]进一步地，所述搅拌采用行星搅拌机进行搅拌。
[0023]进一步地，将疏油聚合物涂料涂覆在毛细管内壁面和外壁面时，以浸涂的方式进行涂覆。
[0024]本专利技术的润滑油液滴脱附性能优异的毛细管具有如下优点：
[0025]图2为润滑油液滴在现有的常规毛细管出口端的生长与脱附过程的显微图片。可以看出，在重力环境中，润滑油液在常规供油毛细管出口端的生长与脱附过程可分为膨胀、爬移、下滑、颈缩和脱附等5个阶段。在初始阶段，润滑油在压力驱动下缓慢注入，并在毛细管末端膨胀形成半球形凸起的液滴雏形，随着润滑油液的不断注入，半球形液滴的直径逐渐增大，当直径增大至毛细管外壁时，润滑油液在毛细力作用下开始沿毛细管外壁向上爬移。随着润滑油液爬移高度不断增加，液滴体积逐渐变大，重力随之增加，并逐渐超过毛细力的限值，润滑油液将沿着外壁面逐渐下滑至出口端面。随着润滑油液的继续注入，液滴体积和重量进一步增加，重力效应开始凸显，液滴颈缩现象出现。随着液滴体积和重量的持续增大，液滴所受重力逐渐大于粘性力和表面张力，颈缩线变长变细，直至发生断裂，从毛细管出口端脱附。由于润滑油液被连续注入，毛细管末端残留的液体回缩成半球形，而后进入下一个循环周期。从上述膨胀、爬移、下滑、颈缩、脱附的不同阶段可以看出，润滑油液在毛细管出口端的生长与脱附过程是壁面毛细力、油液粘性力、表面张力和重力等共同作用的结果。
[0026]由上述润滑油液滴在常规供油毛细管出口端的生长与脱附的过程可以看出，壁面毛细力的存在是产生壁面爬移和影响微液滴脱附的主要因素，其作用原理示意图如图3所示。
[0027]本专利技术通过对毛细管进行表面改性进而对壁面毛细力施加影响，从而打破原有的受力状态，最终达到优化润滑油在毛细管出口端生长与脱附性能的目的。图4为润滑油滴液在本专利技术毛细管出口端的生长与脱附过程的显微图片。可以看出，在经过内锥面设计和表面疏油改性处理后，润滑油液滴的生长与脱附过程发生显著变化，爬移和下滑这两个阶段消失，整个生长与脱附过程演化为膨胀、颈缩和脱附三个阶段，液滴在毛细管出口端的生长周期和脱附粒径均显著下降。
[0028]综上，在毛细管出口端加工内锥面，内锥面开口用于稳定出口端主流场，诱导液滴稳定生长和顺利脱附；并在毛细管表面进行疏油改性处理，疏油聚合物用于防止油液沿毛细管外壁面向上爬移和过度生长，促使微液滴在较小粒径下即可实现脱附。在内锥面和疏油聚合物涂层的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种润滑油液滴脱附性能优异的毛细管，其特征在于，毛细管的出口端设置有内锥面，内锥面与端面夹角为15
°
～60
°
；毛细管出口端的内壁、外壁及内锥面均涂覆有疏油聚合物涂层。2.根据权利要求1所述的润滑油液滴脱附性能优异的毛细管，其特征在于，所述疏油聚合物涂层的干膜厚度为15～50μm。3.根据权利要求1所述的润滑油液滴脱附性能优异的毛细管，其特征在于，所述疏油聚合物涂层包括聚二甲基硅氧烷、聚六亚甲基二异氰酸酯、氟碳树脂、过氧化苯甲酰、纳米二氧化硅。4.根据权利要求3所述的润滑油液滴脱附性能优异的毛细管，其特征在于，所述疏油聚合物涂层包括以下质量份数的各组分：5.如权利要求1所述的润滑油液滴脱附性能优异的毛细管的加工工艺，其特征在于，包括以下步骤：S1:将毛细管出口端加工出内锥面，内锥面与出口端的出口平面之间的角度为15
°
～60
°
；S2：配制疏油聚合物涂料；S3：将步骤S2中的疏油...

【专利技术属性】
技术研发人员：豆照良，宋安佳，刘峰斌，程超，阎红娟，司丽娜，杨晔，李鸿，
申请(专利权)人：北方工业大学，
类型：发明
国别省市：