一种高性能、多尺度润滑的镓基液态金属润滑剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高性能、多尺度润滑的镓基液态金属润滑剂及其制备方法，具体配方是由95～99wt％的Ga

【技术实现步骤摘要】
一种高性能、多尺度润滑的镓基液态金属润滑剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及润滑材料
，具体是一种高性能、多尺度润滑 的镓基液态金属润滑剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]CT等医疗诊断技术，是人民的医疗检查、康复治疗的必备基础 保障；CT检测设备的稳定运行、性能突破，能够直接提升全民的医 疗水平和幸福指数。在放射性检测设备中，最为核心的设备是X射 线管；X射线管的设计制备和改进的关键装置是运动轴承。X射线管 的服役环境极为苛刻，存在高温、高真空、辐射的特点；X射线管的 有效运行需要满足大承载、高精度、良好导电的要求。常见的润滑油 脂、离子液体均不能满足要求，放射性医疗诊断装置的运动轴承中有 效润滑剂的研制，成为目前迫切需要完成的任务。
[0003]镓基室温液态金属是一种新型的金属润滑材料，不仅具有低熔点、 高于2000℃的沸点、高流动性、高导电性、高导热性和流变特性， 而且具有非常低的毒性和蒸气压力(Applied Surface Science 2019；492: 143
‑
149)，是一种适用于X射线管的润滑剂。荷兰飞利浦医疗机构生 产医疗诊断用X射线的CT球管从固定阳极改为旋转阳极，就是使 用以液态金属作为润滑剂的螺旋槽阳极轴承。中国专利 CN209880533U公开了液态金属轴承、X射线管及阳极组件、定子及 转子，采用的就是镓基液态金属。相关研究表明，镓基液态金属具有 优异的散热性能，在极端高载条件下能够阻碍界面焊合(ACS AppliedMaterials&;amp;Interfaces 2017；9；(6):5638
‑
5644)。
[0004]随着放射性医疗技术对穿透能力、分辨率、连续工作时间要求的 提高，运动轴承的服役环境越来越苛刻，常规的镓基液态金属的润滑 性能已经不能满足工况的需求，必须对镓基液态金属润滑剂进行改进。
[0005]依据摩擦润滑学技术，润滑剂性能的提升方式主要包括：1、液 态润滑剂的本征性能提升，关键指标是粘度和润湿性。2、液体润滑 剂的失效，主要是由于局部的严重机械磨损导致润滑膜破裂，固体润 滑剂的添加能够缓解局部区域严重的机械磨损，提升润滑剂的整体性 能；不同固体润滑剂的有效摩擦环境不同，通过润滑添加剂的复配， 能够进一步增大润滑剂的有效服役工况范围。但是，需要注意的是： 1、润滑添加剂含量较少，润滑效果不突出；但无机添加剂的含量过 高会显著劣化润滑剂的流动性等物化性能；因此为获得最佳的润滑性 能，粘度/润湿性改性相与固体润滑剂一般不能都是无机相；2、内部 界面对液态润滑剂的性能有重要作用，镓基液态金属与大部分材料的 表面张力大，大部分无机物在液态金属中容易成团存在；必须通过合 理的配制，实现改性相与液态金属之间、改性相之间的良好接触，达 成改性相的润滑结构保持、均匀分布状态实现、良好界面形成。以上 是高性能液态金属润滑剂的制备难点，亟待解决。
[0006]本专利技术综合金属学理论和润滑技术，通过金属学控制，提高粘度 和润湿性，改进液态金属本征的流体润滑性能；通过优异亲和力的固 体润滑剂复配添加，实现固体、流体
润滑的相互辅助、相互促进，达 成多尺度协同润滑。综合内部强化、外部辅助，协同实现高性能、多 尺度润滑的液态金属润滑剂的制备；为放射性医疗诊断装置的独立自 主制备和性能突破，提供润滑剂保障。

技术实现思路

[0007]本专利技术提供一种高性能、多尺度润滑的镓基液态金属润滑剂及其 制备方法。本专利技术的镓基液态金属润滑剂基于流体润滑性能的提升、 固液耦合润滑的实现，获得了优异的润滑性能。
[0008]一种高性能、多尺度润滑的镓基液态金属润滑剂，其特征在于， 由Ga
‑
In
‑
Sn室温液态金属、金属Bi、润滑添加相氮化硼和二硫化钨 组成，具体配方是由95～99wt％的Ga
‑
In
‑
Sn和1～5wt％的Bi，构成合 金化改性液态金属；然后由98.5～99.7wt％的合金化改性液态金属和 0.3～1.5wt％的氮化硼、二硫化钨复合粉末，构成镓基液态金属润滑剂； 具体配方比例为：[(Ga
‑
In
‑
Sn)
(100
‑
x)wt％
Bi
xwt％
合金化液态金属](100
‑
y)wt％
‑
M
ywt％
，5≥x≥1，1.5≥y≥0.3，M为氮化硼、二硫化钨复合；
[0009]作为进一步优选的实施方案，所述Ga、In、Sn、Bi原料的纯度 均为99.99％；
[0010]作为进一步优选的实验方案，所述Ga
‑
In
‑
Sn室温液态金属，由 Ga、In、Sn原料按照Ga
65
In
22
Sn
13
的质量百分比称取，置于锥形瓶中， 在180℃油浴锅中搅拌1～1.5小时，冷却获得；
[0011]作为进一步优选的实施方案，所述Bi为粉末，粒度为50～100nm；
[0012]作为进一步优选的实施方案，所述氮化硼和二硫化钨为粉末，粒 度为100～500nm，氮化硼和二硫化钨的复配比例为1～99wt％和 99～1wt％；
[0013]一种高性能、多尺度润滑的镓基液态金属润滑剂的制备方法，其 特征在于，包括如下步骤如下：
[0014](1)在无氧环境下，按照(Ga
‑
In
‑
Sn)
(100
‑
x)wt％
Bi
xwt％
，5≥x≥1 的比例称取Bi和Ga
‑
In
‑
Sn室温液态金，置于锥形瓶中，然后将锥形 瓶置于200～250℃的油浴锅中，磁子搅拌0.5～1.5小时，冷却得到 Ga
‑
In
‑
Sn
‑
Bi合金化改性液态金属；
[0015](2)按照(Ga
‑
In
‑
Sn
‑
Bi合金化改性液态金属)
(100
‑
y)wt％
‑
M
y wt％
， 1.5≥y≥0.3，M为氮化硼、二硫化钨复合的比例，称取氮化硼和二硫 化钨粉末，将粉末加入装有Ga
‑
In
‑
Sn
‑
Bi合金化改性液态金属的锥形 瓶中，然后将锥形瓶进行电磁搅拌0.5～1.0小时；然后采用研钵研磨 0.5～1.5小时，得到高性能、多尺度润滑的镓基液态金属润滑剂。
[0016]作为进一步优选的实施方案，所述无氧环境为氩气氛围的手套箱， 其氧气含量≤10ppm。
[0017]本专利技术的有益效果：
[0018](1)本专利技术利用Bi合金化，保持了室温液态金属保持良好的流本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高性能、多尺度润滑的镓基液态金属润滑剂，其特征在于由Ga
‑
In
‑
Sn室温液态金属、金属Bi、润滑添加相氮化硼和二硫化钨组成，具体配方是由95～99wt％的Ga
‑
In
‑
Sn和1～5wt％的Bi，构成合金化改性液态金属；然后由98.5～99.7wt％的合金化改性液态金属和0.3～1.5wt％的氮化硼、二硫化钨复合粉末构成镓基液态金属润滑剂；具体配方比例为：[(Ga
‑
In
‑
Sn)
(100
‑
x)wt％
Bi
xwt％
合金化液态金属]
(100
‑
y)wt％
‑
M
y wt％
，5≥x≥1，1.5≥y≥0.3，M为氮化硼、二硫化钨复合。2.根据权利要求1所述的一种高性能、多尺度润滑的镓基液态金属润滑剂，其特征在于，所述Ga、In、Sn、Bi原料的纯度均为99.99％。3.根据权利要求1所述的一种高性能、多尺度润滑的镓基液态金属润滑剂，其特征在于，所述Ga
‑
In
‑
Sn室温液态金属，由Ga、In、Sn原料按照Ga
65
In
22
Sn
13
的质量百分比称取，置于锥形瓶中，在180℃油浴锅中搅拌1～1.5小时，冷却获得。4.根据权利要求1所述的一种高性能、多尺度润滑的镓基液态金属润滑剂，其特征在于，所述Bi为粉末，粒度为50～100nm。5.根据权利要求1所述的一种高性能、多尺度润滑的镓基...

【专利技术属性】
技术研发人员：于源，乔竹辉，卢佳炜，王鲁杰，刘维民，张友健，
申请(专利权)人：烟台中科先进材料与绿色化工产业技术研究院烟台先进材料与绿色制造山东省实验室，
类型：发明
国别省市：