CN105086528B - 一种粘结型固体润滑涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及固体润滑剂技术领域，尤其涉及一种粘结型固体润滑涂料，其包括以下重量百分比的组分：二硫化钼粉末58％～92％、改性陶瓷粉末5％～35％、粘结剂2％～5％、固化剂1％～2％。本发明粘结型固体润滑涂料将天然蛇纹石粉体或人工合成纳米羟基硅酸镁粉体作为添加剂加入到二硫化钼固体润滑剂中形成复合粉体，能够延长二硫化钼润滑涂层在重载高速情况下的使用寿命，拓宽二硫化钼润滑涂层的应用范围，提高机械设备的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及固体润滑剂技术领域，尤其涉及一种粘结型固体润滑涂料及其制备方法。
背景技术
二硫化钼固体润滑涂层被广泛应用于不易采用润滑油或润滑脂的机械设备中，尤其是在航空航天飞行器领域的机械设备中，二硫化钼固体润滑涂层具有不可替代的重要作用。与润滑油和润滑脂相比，固体润滑涂层的缺点之一就是寿命有限，尤其是在重载高速的情况下，二硫化钼固体润滑涂层的寿命会大大缩短。
中国专利申请号201510003052.9公开了一种粘结固体润滑涂料，该涂料由环氧树脂、固化剂、聚四氟乙烯、二硫化钼和氟碳表面活性剂复配组成，其中采用的氟碳表面活性剂为非离子表面活性剂，采用环氧树脂作为粘结剂，使二硫化钼和聚四氟乙烯的混合粉粘结在摩擦表面形成固体润滑涂层，固化剂为聚酰胺，但其在重载高速的情况下寿命短，限制了其应用范围。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服上述现有技术之不足，提供一种粘结型固体润滑涂料，其延长了二硫化钼润滑涂层在重载高速情况下的使用寿命，拓宽二硫化钼润滑涂层的应用范围，提高机械设备的可靠性。
本发明所要解决的技术问题在于克服上述现有技术之不足，提供一种粘结型固体润滑涂料的制备方法。
本发明提供的一种粘结型固体润滑涂料采用的主要技术方案为：其包括以下重量百分比的组分：
本发明提供的一种粘结型固体润滑涂料还采用如下附属技术方案：
所述粘结型固体润滑涂料包括以下重量百分比的组分：
所述改性陶瓷粉末为人工合成纳米羟基硅酸镁粉末或天然蛇纹石粉末。
所述粘结剂为E51环氧树脂、E54环氧树脂或酚醛树脂。
所述固化剂为W93、改性脂肪胺或聚酰胺。
本发明提供的一种粘结型固体润滑涂料的制备方法采用的主要技术方案为：包括以下步骤：
a、将人工合成纳米羟基硅酸镁粉末或天然蛇纹石粉末与二硫化钼粉末按配比混合制得复合粉体，然后将复合粉体加入到一定量的稀释剂中，制得混合溶液；
b、按照配比将粘结剂和固化剂加入到步骤a制备的混合溶液中，磁力搅拌3～10min，即完成粘结型固体润滑涂料制备过程。
本发明提供的一种粘结型固体润滑涂料还采用如下附属技术方案：
步骤a中所述复合粉体与所述稀释剂的质量比为1∶7～8。
步骤a中所述稀释剂为无水乙醇、甲醇或甲苯。
步骤a中所述天然蛇纹石的制备方法：首先，用高速球磨机将天然蛇纹石球磨1～2h；然后加入一定量的油酸混合，即得所需天然蛇纹石粉末。
所述油酸的质量为天然蛇纹石质量的0.5～1.5％。
本发明粘结型固体润滑涂料的有益效果在于：本发明粘结型固体润滑涂料将天然蛇纹石粉体或人工合成羟基硅酸镁粉体作为添加剂加入到二硫化钼固体润滑剂中形成复合粉体，延长了二硫化钼润滑涂层在重载高速情况下的使用寿命，拓宽二硫化钼润滑涂层的应用范围，提高机械设备的可靠性；另外其采用具有优良粘结力和机械强度的环氧树脂作为粘结剂，使二硫化钼和陶瓷粉体的混合粉粘结在摩擦表面形成具有良好耐磨性及自润滑性能的固体润滑涂层。
本发明粘结型固体润滑涂料制备方法的有益效果在于：操作简单，成本低廉，适合大规模生产，能有效降低摩擦副的摩擦系数，在高速重载的情况下能够大大延长摩擦副的使用寿命。
附图说明
图1为在500N，200r/min工况下，对比例1和实施例1的固体润滑膜的摩擦系数及耐磨寿命对比图。
图2为在500N，400r/min工况下，对比例2和实施例2的固体润滑膜的摩擦系数及耐磨寿命对比图。
图3为在900N，400r/min工况下，对比例2和实施例2的固体润滑膜的摩擦系数及耐磨寿命的对比图。
图4为在500N，200r/min工况下，对比例2和实施例3的固体润滑膜的摩擦系数及耐磨寿命对比图。
图5为在900N，200r/min工况下，对比例2和实施例3的固体润滑膜的摩擦系数及耐磨寿命对比图。
图6为在500N，400r/min工况下，对比例3和实施例4的固体润滑膜的摩擦系数及耐磨寿命对比图。
图7为在900N，400r/min工况下，对比例3和实施例4的固体润滑膜的摩擦系数及耐磨寿命对比图。
附图标记：
10-在500N，200r/min工况下对比例1的固体润滑膜的摩擦系数及耐磨寿命的曲线。
11-在500N，200r/min工况下实施例1的固体润滑膜的摩擦系数及耐磨寿命的曲线。
20-在500N，400r/min工况下对比例2的固体润滑膜的摩擦系数及耐磨寿命的曲线。
21-在500N，400r/min工况下实施例2的固体润滑膜的摩擦系数及耐磨寿命的曲线。
30-在900N，400r/min工况下对比例2的固体润滑膜的摩擦系数及耐磨寿命的曲线。
31-在900N，400r/min工况下实施例2的固体润滑膜的摩擦系数及耐磨寿命的曲线。
40-在500N，200r/min工况下对比例2的固体润滑膜的摩擦系数及耐磨寿命的曲线。
41-在500N，200r/min工况下实施例3的固体润滑膜的摩擦系数及耐磨寿命的曲线。
50-在900N，200r/min工况下对比例2的固体润滑膜的摩擦系数及耐磨寿命的曲线。
51-在900N，200r/min工况下实施例3的固体润滑膜的摩擦系数及耐磨寿命的曲线。
60-在500N，400r/min工况下对比例3的固体润滑膜的摩擦系数及耐磨寿命的曲线。
61-在500N，400r/min工况下实施例4的固体润滑膜的摩擦系数及耐磨寿命的曲线。
70-在900N，400r/min工况下对比例3的固体润滑膜的摩擦系数及耐磨寿命的曲线。
71-在900N，400r/min工况下实施例4的固体润滑膜的摩擦系数及耐磨寿命的曲线。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明。
本发明的粘结型固体润滑涂料包括以下重量百分比的组分：二硫化钼粉末58％～92％、改性陶瓷粉末5％～35％、粘结剂2％～5％、固化剂1％～2％。以重量百分比计所述二硫化钼可为58％、65％、70％、75.5％、84.5％、88％或92％；以重量百分比计所述改性陶瓷粉末可为5％、10％、15％、20％、25％、30％或35％；以重量百分比计所述粘结剂可为2％、3％、3.5％、4％或5％；以重量百分比计所述固化剂可为1％、1.5％或2％。
本发明粘结型固体润滑涂料的制备方法，包括以下步骤：
a、将人工合成纳米羟基硅酸镁粉末或天然蛇纹石粉末与二硫化钼粉末按配比混合制得复合粉体，然后将复合粉体加入到一定量的稀释剂中，制得混合溶液；
b、按照配比将粘结剂和固化剂加入到步骤a制备的混合溶液中，磁力搅拌3～10min，即完成粘结型固体润滑涂料的制备过程。
实施例1
本实施例的粘结型固体润滑涂料包括以下重量百分比的组分：二硫化钼粉末88％、天然蛇纹石粉末5％、E51环氧树脂5％、W93固化剂2％。
本实施例粘结型固体润滑涂料的制备方法，包括以下步骤：
a、首先，用高速球磨机将天然蛇纹石球磨1h；向其加入一定量的油酸混合，即得所需天然蛇纹石粉末；然后将5％的天然蛇纹石粉末与88％的二硫化钼粉末混合制得复合粉体，再将复合粉体加入到一定量的无水乙醇中，制得混合溶液；其中，油酸的质量为天然蛇纹石质量的1.5％；复合粉体与无水乙醇的质量比为1∶8。
b、将5％的E51环氧树脂和2％的W93固化剂加入到步骤a制备的混合溶液中，磁力搅拌5min，即完成粘结型固体润滑涂料的制备过程。
实施例2
本实施例的粘结型固体润滑涂料包括以下重量百分比的组分：二硫化钼粉末84.5％、天然蛇纹石粉末10％、E54环氧树脂4％、改性脂肪胺1.5％。
本实施例粘结型固体润滑涂料的制备方法，包括以下步骤：
a、首先，用高速球磨机将天然蛇纹石球磨1.5h；向其加入一定量的油酸混合，即得所需天然蛇纹石粉末；然后将10％的天然蛇纹石粉末与84.5％的二硫化钼粉末混合制得复合粉体，再将复合粉体加入到一定量的无水乙醇中，制得混合溶液；其中，油酸的质量为天然蛇纹石质量的0.5％；复合粉体与无水乙醇的质量比为1∶7。
b、将4％的E54环氧树脂和1.5％的改性脂肪胺加入到步骤a制备的混合溶液中，磁力搅拌3min，即完成粘结型固体润滑涂料的制备过程。
实施例3
本实施例的粘结型固体润滑涂料包括以下重量百分比的组分：二硫化钼粉末84.5％、人工合成纳米羟基硅酸镁粉末10％、酚醛树脂4％、聚酰胺1.5％。
本实施例粘结型固体润滑涂料的制备方法，包括以下步骤：
a、将10％的人工合成纳米羟基硅酸镁粉末与84.5％的二硫化钼粉末混合制得复合粉体，然后将复合粉体加入到一定量的无水乙醇中，制得混合溶液；其中，复合粉体与无水乙醇的质量比为1∶7。
b、将4％的酚醛树脂脂和1.5％的聚酰胺加入到步骤a制备的混合溶液中，磁力搅拌10min，即完成粘结型固体润滑涂料的制备过程。
实施例4
本实施例的粘结型固体润滑涂料包括以下重量百分比的组分：二硫化钼粉末75.5％、人工合成纳米羟基硅酸镁粉末20％、E51环氧树脂3.5％、聚酰胺1.0％。
本实施例粘结型固体润滑涂料的制备方法，包括以下步骤：
a、将20％的人工合成纳米羟基硅酸镁粉末与75.5％的二硫化钼粉末混合制得复合粉体，然后将复合粉体加入到一定量的无水乙醇中，制得混合溶液；其中，复合粉体与无水乙醇的质量比为1∶8。
b、将3.5％的E51环氧树脂和1％的聚酰胺加入到步骤a制备的混合溶液中，磁力搅拌7min，即完成粘结型固体润滑涂料的制备过程。
实施例5
本实施例的粘结型固体润滑涂料包括以下重量百分比的组分：二硫化钼粉末58％、天然蛇纹石粉末35％、E51环氧树脂5％、W93固化剂2％。
本实施例粘结型固体润滑涂料的制备方法，包括以下步骤：
a、首先，用高速球磨机将天然蛇纹石球磨1h；向其加入一定量的油酸混合，即得所需天然蛇纹石粉末；然后将35％的天然蛇纹石粉末与58％的二硫化钼粉末混合制得复合粉体，再将复合粉体加入到一定量的无水甲醇中，制得混合溶液；其中，油酸的质量为天然蛇纹石质量的1.2％；复合粉体与无水乙醇的质量比为1∶7.5。
b、将5％的E51环氧树脂和2％的W93固化剂加入到步骤a制备的混合溶液中，磁力搅拌5min，即完成粘结型固体润滑涂料的制备过程。
实施例6
本实施例的粘结型固体润滑涂料包括以下重量百分比的组分：二硫化钼粉末65％、人工合成纳米羟基硅酸镁粉末30％、E54环氧树脂3％、聚酰胺2％。
本实施例粘结型固体润滑涂料的制备方法，包括以下步骤：
a、将30％的人工合成纳米羟基硅酸镁粉末与65％的二硫化钼粉末混合制得复合粉体，然后将复合粉体加入到一定量的无水甲苯中，制得混合溶液；其中，复合粉体与无水乙醇的质量比为1∶7。
b、将3％的E54环氧树脂和2％的聚酰胺加入到步骤a制备的混合溶液中，磁力搅拌5min，即完成粘结型固体润滑涂料的制备过程。
实施例7
本实施例的粘结型固体润滑涂料包括以下重量百分比的组分：二硫化钼粉末80％、天然蛇纹石粉末15％、酚醛树脂、4％、W93固化剂1％。
本实施例粘结型固体润滑涂料的制备方法，包括以下步骤：
a、首先，用高速球磨机将天然蛇纹石球磨1h；向其加入一定量的油酸混合，即得所需天然蛇纹石粉末；然后将15％的天然蛇纹石粉末与80％的二硫化钼粉末混合制得复合粉体，再将复合粉体加入到一定量的无水甲醇中，制得混合溶液；其中，油酸的质量为天然蛇纹石质量的1.0％；复合粉体与无水乙醇的质量比为1∶7。
b、将4％的酚醛树脂和1％的W93固化剂加入到步骤a制备的混合溶液中，磁力搅拌5min，即完成粘结型固体润滑涂料的制备过程。
实施例8
本实施例的粘结型固体润滑涂料包括以下重量百分比的组分：二硫化钼粉末92％、人工合成纳米羟基硅酸镁粉末5％、E54环氧树脂2％、改性脂肪胺1％。
本实施例粘结型固体润滑涂料的制备方法，包括以下步骤：
a、将5％的人工合成纳米羟基硅酸镁粉末与92％的二硫化钼粉末混合制得复合粉体，然后将复合粉体加入到一定量的无水乙醇中，制得混合溶液；其中，复合粉体与无水乙醇的质量比为1∶7。
b、将2％的E54环氧树脂和1％的改性脂肪胺加入到步骤a制备的混合溶液中，磁力搅拌5min，即完成粘结型固体润滑涂料的制备过程。
对比例1
本对比例的粘结型固体润滑涂料包括以下重量百分比的组分：二硫化钼粉末93％、E51环氧树脂5％、W93固化剂2％。
本对比例粘结型固体润滑涂料的制备方法，包括以下步骤：
a、将93％的二硫化钼粉末加入到一定量的无水乙醇中，制得混合溶液；其中，二硫化钼粉末与无水乙醇的质量比为1∶8。
b、将5％的E51环氧树脂和2％的W93固化剂加入到步骤a制备的混合溶液中，磁力搅拌5min，即完成粘结型固体润滑涂料的制备过程。
对比例2
本对比例的粘结型固体润滑涂料包括以下重量百分比的组分：二硫化钼粉末94.5％、E54环氧树脂4％、改性脂肪胺1.5％。
本对比例粘结型固体润滑涂料的制备方法，包括以下步骤：
a、将94.5％的二硫化钼粉末加入到一定量的无水乙醇中，制得混合溶液；其中，二硫化钼粉末与无水乙醇的质量比为1∶7。
b、将4％的E54环氧树脂和1.5％的改性脂肪胺加入到步骤a制备的混合溶液中，磁力搅拌5min，即完成粘结型固体润滑涂料的制备过程。
对比例3
本实施例的粘结型固体润滑涂料包括以下重量百分比的组分：二硫化钼粉末95.5％、E51环氧树脂3.5％、聚酰胺1.0％。
本对比例粘结型固体润滑涂料的制备方法，包括以下步骤：
a、将95.5％的二硫化钼粉末加入到一定量的无水乙醇中，制得混合溶液；其中，二硫化钼粉末与无水乙醇的质量比为1∶8。
b、将3.5％的E51环氧树脂和1％的聚酰胺加入到步骤a制备的混合溶液中，磁力搅拌5min，即完成粘结型固体润滑涂料的制备过程。
对比试验
将实施例1～4和对比例1～3所制得的固体润滑涂料使用下述制膜方法分别制成厚度15μm的固体润滑膜。
使用固体润滑涂料制备固体润滑膜的方法，包括以下步骤：
1.将环试件表面进行除油、除锈处理，用无水乙醇超声清洗3次，用吹风机吹干；其中，所用试件尺寸为：环Ф40×10mm，块9×10×16mm。
2.用喷枪将制备的粘结型固体润滑涂料均匀喷涂在环试件曲面上，在200℃条件下保温1h，即得到厚度为15μm的固体润滑膜；其中，操作条件：喷枪压力为0.2MPa，喷嘴直径Ф1.8mm，喷涂距离250mm。
实验例1
本实验例对对比例1和实施例1所得的固体润滑膜进行摩擦磨损试验，检验粘结固体润滑涂料形成的润滑涂层的摩擦学性能，所用试验机为M2000环-块摩擦磨损试验机，所用载荷为500N，所用转速为200r/min，结果参见表1和图1。
实验例2
本实验例对对比例2和实施例2所得的固体润滑膜进行摩擦磨损试验，检验粘结固体润滑涂料形成的润滑涂层的摩擦学性能，所用试验机为M2000环-块摩擦磨损试验机，所用载荷为500N，所用转速为400r/min，结果参见表1和图2。
实验例3
本实验例对对比例2和实施例2所得的固体润滑膜进行摩擦磨损试验，检验粘结固体润滑涂料形成的润滑涂层的摩擦学性能，所用试验机为M2000环-块摩擦磨损试验机，所用载荷为900N，所用转速为400r/min，结果参见表1和图3。
实验例4
本实验例对对比例2和实施例3所得的固体润滑膜进行摩擦磨损试验，检验粘结固体润滑涂料形成的润滑涂层的摩擦学性能，所用试验机为M2000环-块摩擦磨损试验机，所用载荷为500N，所用转速为200r/min，结果参见表1和图4。
实验例5
本实验例对对比例2和实施例3所得的固体润滑膜进行摩擦磨损试验，检验粘结固体润滑涂料形成的润滑涂层的摩擦学性能，所用试验机为M2000环-块摩擦磨损试验机，所用载荷为900N，所用转速为200r/min，结果参见表1和图5。
实验例6
本实验例对对比例3和实施例4所得的固体润滑膜进行摩擦磨损试验，检验粘结固体润滑涂料形成的润滑涂层的摩擦学性能，所用试验机为M2000环-块摩擦磨损试验机，所用载荷为500N，所用转速为400r/min，结果参见表1和图6。
实验例7
本实验例对对比例3和实施例4所得的固体润滑膜进行摩擦磨损试验，检验粘结固体润滑涂料形成的润滑涂层的摩擦学性能，所用试验机为M2000环-块摩擦磨损试验机，所用载荷为900N，所用转速为400r/min，结果参见表1和图7。
表1不同固体润滑涂层的耐磨寿命结果对比
| 500N，200r/min | 900N，200r/min | 500N，400r/min | 900N，400r/min |
| 对比例1 | 263min | |||
| 实施例1 | 450min | |||
| 对比例2 | 263min | 339min | 60min | 14min |
| 实施例2 | 140min | 72min | ||
| 实施例3 | 329min | 434min | ||
| 对比例3 | 60min | 14min | ||
| 实施例4 | 140min | 72min |
从表格1和附图1-7可看出，不同固体润滑膜的摩擦系数都保持在一个较低的值，大***于0.02～0.04之间，在纯二硫化钼粉末中加入天然蛇纹石粉末或人工合成纳米羟基硅酸镁粉末可有效延长固体润滑膜的寿命。
本说明书中未做详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
以上所述实施方式，只是本发明的较佳实施方式，并非来限制本发明实施范围，故凡依本发明申请专利范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括本发明专利申请范围内。
Claims (8)
1.一种粘结型固体润滑涂料，其特征在于，其包括以下重量百分比的组分：
所述改性陶瓷粉末为人工合成纳米羟基硅酸镁粉末或天然蛇纹石粉末。
2.如权利要求1所述的粘结型固体润滑涂料，其特征在于：其包括以下重量百分比的组分：
3.如权利要求1或2所述的粘结型固体润滑涂料，其特征在于：所述粘结剂为E51环氧树脂、E54环氧树脂或酚醛树脂。
4.如权利要求1或2所述的粘结型固体润滑涂料，其特征在于：所述固化剂为W93、改性脂肪胺或聚酰胺。
5.如权利要求1～2任一项所述的粘结型固体润滑涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、将人工合成纳米羟基硅酸镁粉末或天然蛇纹石粉末与二硫化钼粉末按配比混合制得复合粉体，然后将复合粉体加入到一定量的稀释剂中，制得混合溶液；
步骤a中所述天然蛇纹石粉末的制备方法：首先，用高速球磨机将天然蛇纹石球磨1～2h；然后加入一定量的油酸混合，即得所需天然蛇纹石粉末；
b、按照配比将粘结剂和固化剂加入到步骤a制备的混合溶液中，磁力搅拌3～10min，即完成粘结型固体润滑涂料的制备过程。
6.如权利要求5所述的粘结型固体润滑涂料的制备方法，其特征在于：步骤a中所述复合粉体与所述稀释剂的质量比为1∶7～8。
7.如权利要求5所述的粘结型固体润滑涂料的制备方法，其特征在于：步骤a中所述稀释剂为无水乙醇、甲醇或甲苯。
8.如权利要求5所述的粘结型固体润滑涂料的制备方法，其特征在于：所述油酸的质量为天然蛇纹石质量的0.5～1.5％。
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