本發(fā)明涉及一種金屬離子摻雜羥基硅酸鹽納米管的制造方法，屬于金屬材料處理領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

機(jī)器零部件的三大失效方式，磨損、疲勞和腐蝕，都是從表面開始的，材料的表面強(qiáng)化處理非常重要。

金屬表面納米化是近年發(fā)展起來(lái)的一種新的表面強(qiáng)化處理技術(shù)，其中的自納米化技術(shù)受到更為廣泛的關(guān)注。與熱噴涂、電刷鍍、激光熔覆、物理氣相沉積(pvd)、化學(xué)氣相沉積(cvd)以及三束(激光束、離子束、電子束)表面改性等傳統(tǒng)的表面強(qiáng)化技術(shù)相比，表面自納米化處理可以在材料自身表面形成與基體之間沒有明顯界面的納米結(jié)構(gòu)層，耐磨、抗蝕，極大地提高表面性能。

以往的研究，多集中在采用表面機(jī)械加工處理的方法實(shí)現(xiàn)表面自納米化，例如機(jī)械研磨、超聲噴丸、高能噴丸以及超音速微粒轟擊等。

這多種表面機(jī)械加工處理，需要在外加載荷的重復(fù)作用下使材料產(chǎn)生強(qiáng)烈塑性變形，表面的粗晶組織逐漸細(xì)化至納米量級(jí)。這種表面自納米化處理屬于離線技術(shù)，需要高能專用設(shè)備，作業(yè)時(shí)間較長(zhǎng)、費(fèi)用較高。

載荷作用下摩擦副的相對(duì)運(yùn)動(dòng)也是對(duì)表面的一種機(jī)械加工，但在常規(guī)條件下不足以產(chǎn)生表面自納米化所需的強(qiáng)烈塑性變形。機(jī)械合金化和高溫內(nèi)氧化是近年發(fā)展起來(lái)的兩種表面納米晶強(qiáng)化的有效途徑，可以用于金屬摩擦磨損表面自納米化。一般條件下，摩擦介面的熱力學(xué)條件既不能實(shí)現(xiàn)表面機(jī)械合金化，也不能完成高溫內(nèi)氧化反應(yīng)。現(xiàn)有的單純利用固相組分實(shí)現(xiàn)摩擦表面自納米化的技術(shù)，其作用機(jī)理是機(jī)械合金化，含表面氧化機(jī)械拋光、潤(rùn)滑油裂解碳化和機(jī)械合金化三步驟。存在以下問題：1、固相組分在潤(rùn)滑油中不能充分分散懸?。?、需要潤(rùn)滑油裂解碳化參與反應(yīng)；導(dǎo)致自納米化的效率低，表面納米晶強(qiáng)化保護(hù)層的形成速度較慢。使用金屬摩擦磨損表面自納米化的復(fù)合制劑，包括固相組分和液相組分；液相組分由金屬離子摻雜羥基硅酸鹽納米管加入潤(rùn)滑油形成，液相組分中的羥基硅酸鹽納米管的表面活性鍵對(duì)新鮮金屬表面有很好的吸附性，且金屬離子摻雜使其具有鐵磁性，在摩擦產(chǎn)生的表面磁場(chǎng)作用下納米管能定向排列富集在金屬表面。液相組分的羥基硅酸鹽納米管和固相組分中的層狀羥基硅酸鹽天然礦粉微粒中均含有多種活性化學(xué)鍵，其中硅氧鍵，si—o—si，o—si—o，在解理破壞時(shí)，易斷裂產(chǎn)生出活性極大的游離氧，o^2-、o,向金屬內(nèi)部強(qiáng)擴(kuò)散。首先是摩擦表面富集的合成納米管，隨后天然礦粉微粒產(chǎn)生的游離氧均會(huì)出現(xiàn)這種強(qiáng)擴(kuò)散效應(yīng)。此外，脫羥反應(yīng)產(chǎn)生的活性自由水h2o也會(huì)隨之向金屬內(nèi)部擴(kuò)散；而現(xiàn)有的技術(shù)缺少用于制造金屬離子摻雜羥基硅酸鹽納米管的方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

(一)要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明的目的是提供一種金屬離子摻雜羥基硅酸鹽納米管的制造方法，提供了與層狀羥基硅酸鹽天然礦粉微粒相互配合的金屬離子摻雜羥基硅酸鹽納米管，解決了現(xiàn)有的技術(shù)無(wú)法生產(chǎn)金屬離子摻雜羥基硅酸鹽納米管的缺陷。

(二)技術(shù)方案

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明公開了一種金屬離子摻雜羥基硅酸鹽納米管的制造方法，包括以下步驟：

1)將金屬氯化物、硝酸鎂、硅酸鈉及氫氧化鈉，按照質(zhì)量濃度為：1:(20-40):(10-30):(200-450)，進(jìn)行預(yù)備；

2)將金屬氯化物與硝酸鎂溶解到水中，然后加入硅酸鈉；持續(xù)攪拌10-30分鐘后，加入氫氧化鈉，繼續(xù)攪拌10-30分鐘后得到中間體溶液；

3)中間體溶液密封置于反應(yīng)釜中在200-400℃下反應(yīng)20-50小時(shí)；

4)反應(yīng)結(jié)束后，離心收集沉淀物，依次用溶劑離心洗滌，得到金屬離子摻雜羥基硅酸鹽納米管。

可選的，所述金屬離子摻雜羥基硅酸鹽納米管的制造方法還包括以下改性步驟：

1)將金屬離子摻雜羥基硅酸鹽納米管分散在有機(jī)溶劑中，加熱至45-85℃；

2)按金屬離子摻雜羥基硅酸鹽納米管與偶聯(lián)劑以濃度比為1:(0.03-1)，加入偶聯(lián)劑，持續(xù)攪拌1-2小時(shí)，得到待處理液體；

3)離心分離待處理液體，然后用有機(jī)溶劑進(jìn)行清洗，得到油溶性的金屬離子摻雜羥基硅酸鹽納米管。

可選的，所述改性步驟1)中所述的羥基硅酸鹽納米管為羥基硅酸鎂(mg6[si4o10][oh]8)納米管、羥基硅酸鎳(ni3si2o5(oh)4)納米管或羥基硅酸鎳鎂((ni,mg)3si2o5(oh)4)納米管。

可選的，所述改性步驟2)中所述的有機(jī)溶劑為一元醇，乙醇或丙醇的一種。

可選的，所述改性步驟2)中所述的偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸脂偶聯(lián)劑和鋁酸酯偶聯(lián)劑中的一種或多種。

(三)有益效果

本發(fā)明提供的一種金屬離子摻雜羥基硅酸鹽納米管的制造方法，其具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1)金屬摩擦磨損表面自納米化的復(fù)合制劑由于引入了液相組分，所需的固相組分的濃度大幅度降低，潤(rùn)滑油僅作為制劑的載體使用，不參與任何反應(yīng)。內(nèi)氧化本質(zhì)上是一種金屬表層內(nèi)合金相的熱氧化反應(yīng)，非摩擦接觸區(qū)的反應(yīng)層為這種熱氧化反應(yīng)層。因此，自納米化的效率更高，表面納米晶強(qiáng)化保護(hù)層的形成速度更快。該金屬離子摻雜羥基硅酸鹽納米管制造方法，生產(chǎn)簡(jiǎn)單，制得的金屬摩擦磨損表面自納米化的復(fù)合制劑自納米化的效率更高。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的fe³⁺摻雜羥基硅酸鎂納米管透射電鏡(tem)圖像；

圖2是本發(fā)明的fe³⁺摻雜羥基硅酸鎂納米管x射線光電子能譜(xps)圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)例用于說明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。

本發(fā)明中指出的金屬摩擦磨損表面自納米化的復(fù)合制劑的作用原理如下：(1)超精表面研磨：組分中固相組合物微粒及它們受摩擦擠壓解理分解產(chǎn)生的二氧化硅(sio2)和三氧化二鋁(al2o3)納米級(jí)(10^-7-10^-9m)微粒子在摩擦剪切作用下對(duì)金屬摩擦與磨損表面超精研磨，產(chǎn)生新鮮的活性表面。

(2)活性物質(zhì)表面吸附：液相組份中羥基硅酸鹽納米管的表面活性鍵對(duì)新鮮金屬表面有很好的吸附性，且金屬離子摻雜使其具有鐵磁性，在摩擦產(chǎn)生的表面磁場(chǎng)作用下納米管能定向排列富集在金屬表面。

(3)活性氧向金屬內(nèi)部強(qiáng)擴(kuò)散：液相組分中的羥基硅酸鹽納米管和固相組分中的層狀羥基硅酸鹽天然礦粉微粒中均含有多種活性化學(xué)鍵，其中硅氧鍵，si—o—si，o—si—o，在解理破壞時(shí)，易斷裂產(chǎn)生出活性極大的游離氧，o^2-、o，向金屬內(nèi)部強(qiáng)擴(kuò)散。首先是摩擦表面富集的合成納米管，隨后天然礦粉微粒產(chǎn)生的游離氧均會(huì)出現(xiàn)這種強(qiáng)擴(kuò)散效應(yīng)。此外，脫羥反應(yīng)產(chǎn)生的活性自由水h2o也會(huì)隨之向金屬內(nèi)部擴(kuò)散；

(4)有別于高溫內(nèi)氧化的特殊內(nèi)氧化：從表面向內(nèi)部擴(kuò)散的游離氧o^2-,o以及活性h2o使金屬的合金成分被氧化，對(duì)黑色金屬而言，主要是合金成分滲碳體fe3c被氧化，反應(yīng)過程如下：

[c]fe+o＝co；

[c]fe+2o＝co2；

[c]fe+h2o＝co+h2；

[c]fe+2h2o＝co2+2h2

3[fe]c+4o＝fe3o4；

3[fe]c+4h2o＝fe3o4+4h2

內(nèi)氧化形成的fe3o4納米晶粒沉積在基體上形成自納米化晶層；產(chǎn)生的氣體向表面逸出，形成自納米化晶層內(nèi)的納米孔隙。

本發(fā)明公開了一種金屬離子摻雜羥基硅酸鹽納米管的制造方法，包括以下步驟：

1)將金屬氯化物、硝酸鎂、硅酸鈉及氫氧化鈉，按照質(zhì)量濃度為：1:(20-40):(10-30):(200-450)，進(jìn)行預(yù)備；

2)將金屬氯化物與硝酸鎂溶解到水中，然后加入硅酸鈉；持續(xù)攪拌10-30分鐘后，加入氫氧化鈉，繼續(xù)攪拌10-30分鐘后得到中間體溶液；

3)中間體溶液密封置于反應(yīng)釜中在200-400℃下反應(yīng)20-50小時(shí)；

4)反應(yīng)結(jié)束后，離心收集沉淀物，依次用溶劑離心洗滌，得到金屬離子摻雜羥基硅酸鹽納米管。

其中，所述金屬離子摻雜羥基硅酸鹽納米管的制造方法還包括以下改性步驟：

1)將金屬離子摻雜羥基硅酸鹽納米管分散在有機(jī)溶劑中，加熱至45-85℃；

2)按金屬離子摻雜羥基硅酸鹽納米管與偶聯(lián)劑以濃度比為1:(0.03-1)，加入偶聯(lián)劑，持續(xù)攪拌1-2小時(shí)，得到待處理液體；

3)離心分離待處理液體，然后用有機(jī)溶劑進(jìn)行清洗，得到油溶性的金屬離子摻雜羥基硅酸鹽納米管。

其中，所述改性步驟1)中所述的羥基硅酸鹽納米管為羥基硅酸鎂(mg6[si4o10][oh]8)納米管、羥基硅酸鎳(ni3si2o5(oh)4)納米管或羥基硅酸鎳鎂((ni,mg)3si2o5(oh)4)納米管。

其中，所述改性步驟2)中所述的有機(jī)溶劑為一元醇，乙醇或丙醇的一種。

其中，所述改性步驟2)中所述的偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸脂偶聯(lián)劑和鋁酸酯偶聯(lián)劑中的一種或多種。

其中，所述金屬離子摻雜羥基硅酸鹽納米管中的金屬離子為元素周期表中3個(gè)長(zhǎng)周期(4、5、6)對(duì)應(yīng)的vib族和viii族金屬元素的離子；如cr³⁺、fe³⁺、ni²⁺、co⁺等。

下面通過實(shí)施例進(jìn)行具體說明

實(shí)施例1：

金屬離子摻雜羥基硅酸鹽納米管的制備：

(1)所用化學(xué)試劑：氯化亞鐵、硝酸鎂、硅酸鈉及氫氧化鈉，質(zhì)量濃度比：1:20:10:200；

(2)氯化亞鐵與硝酸鎂按步驟(1)所述的質(zhì)量濃度比溶解到水中，得到溶液a；

(3)磁力攪拌下在溶液a中按步驟(1)所述的質(zhì)量濃度比加入硅酸鈉，得到溶液b；

(4)持續(xù)攪拌溶液b10分鐘后，按步驟(1)所述的質(zhì)量濃度比加入氫氧化鈉，繼續(xù)攪拌10分鐘后得到溶液c；

(5)溶液c密封到聚四氟乙烯水熱釜中在200℃下反應(yīng)20小時(shí)；

(6)反應(yīng)結(jié)束后離心收集沉淀物，依次用乙醇和水離心洗滌以除去可能存在的雜質(zhì)離子，得到fe³⁺摻雜羥基硅酸鎂(mg6[si4o10][oh]8)納米管，附圖1是所得到的fe3+摻雜羥基硅酸鎂(mg6[si4o10][oh]8)納米管透射電鏡(tem)圖像；圖2是x射線光電子能譜(xps)的分析結(jié)果；

金屬離子摻雜羥基硅酸鹽納米管的改性：

(1)將fe³⁺摻雜羥基硅酸鎂(mg6[si4o10][oh]8)納米管c分散在一元醇有機(jī)溶劑中，加熱至45℃；

(2)按fe³⁺摻雜羥基硅酸鎂(mg6[si4o10][oh]8)納米管與偶聯(lián)劑濃度比為1:0.03加入鋁酸酯偶聯(lián)劑，持續(xù)攪拌1小時(shí)，得到液體d；

(3)離心分離液體d，用有機(jī)溶劑甲醇進(jìn)行清洗得到的白色沉淀即為油溶性的fe³⁺摻雜羥基硅酸鎂(mg6[si4o10][oh]8)納米管。

實(shí)施例1：

金屬離子摻雜羥基硅酸鹽納米管的制備：

(1)所用化學(xué)試劑：氯化亞鐵、硝酸鎂、硅酸鈉及氫氧化鈉，質(zhì)量濃度比：1:20:10:200；

(2)氯化亞鐵與硝酸鎂按步驟(1)所述的質(zhì)量濃度比溶解到水中，得到溶液a；

(3)磁力攪拌下在溶液a中按步驟(1)所述的質(zhì)量濃度比加入硅酸鈉，得到溶液b；

(4)持續(xù)攪拌溶液b10分鐘后，按步驟(1)所述的質(zhì)量濃度比加入氫氧化鈉，繼續(xù)攪拌10分鐘后得到溶液c；

(5)溶液c密封到聚四氟乙烯水熱釜中在200℃下反應(yīng)20小時(shí)；

(6)反應(yīng)結(jié)束后離心收集沉淀物，依次用乙醇和水離心洗滌以除去可能存在的雜質(zhì)離子，得到fe³⁺摻雜羥基硅酸鎂(mg6[si4o10][oh]8)納米管。

金屬離子摻雜羥基硅酸鹽納米管的改性：

(1)將fe³⁺摻雜羥基硅酸鎂(mg6[si4o10][oh]8)納米管c分散在一元醇有機(jī)溶劑中，加熱至45℃；

(2)按fe³⁺摻雜羥基硅酸鎂(mg6[si4o10][oh]8)納米管與偶聯(lián)劑濃度比為1:0.03加入鋁酸酯偶聯(lián)劑，持續(xù)攪拌1小時(shí)，得到液體d；

(3)離心分離液體d，用有機(jī)溶劑甲醇進(jìn)行清洗得到的白色沉淀即為油溶性的fe³⁺摻雜羥基硅酸鎂(mg6[si4o10][oh]8)納米管。

金屬摩擦磨損表面自納米化的復(fù)合制劑的制備：

1)將油溶性fe³⁺摻雜羥基硅酸鎂(mg6[si4o10][oh]8)納米管添加到潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油中，即得到本發(fā)明中液-固復(fù)合相組分的液相組分y，作為溶劑備用。

2)將制備好的固相組分加入到前述液相組分y中即獲得實(shí)現(xiàn)金屬摩擦磨損表面自納米化的液-固復(fù)合相制劑，可直接添加到潤(rùn)滑油中使用。

對(duì)1.6排兩臺(tái)乘用車(一臺(tái)為已行駛8萬(wàn)公里為a組；另一臺(tái)為已行駛11萬(wàn)公里為b組)進(jìn)行了發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響試驗(yàn)，使用金屬摩擦磨損表面自納米化的復(fù)合制劑行駛3000公里后，與加入現(xiàn)有的潤(rùn)滑油行駛6000公里對(duì)比，結(jié)果顯示：

(1)加注金屬摩擦磨損表面自納米化的復(fù)合制劑行駛3000km時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)缸壓明顯上升，a組平均提升4.5％，b組平均提升4.83％，最大缸壓提升量為7.5％。

(2)加注金屬摩擦磨損表面自納米化的復(fù)合制劑行駛3000km時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)噪音明顯下降，a組平均降低16.93％，b組平均降低16.78％，最大噪音下降值20.7db(車內(nèi)噪聲)。

(3)加注金屬摩擦磨損表面自納米化的復(fù)合制劑行駛3000km時(shí)，與未加注行駛6000km時(shí)相比，a組車co降低24％，hc+nox降低23％；b組車co降低19％，hc+nox降低21％。

實(shí)施例2

金屬離子摻雜羥基硅酸鹽納米管的制備：

(1)所用化學(xué)試劑：氯化亞鉻、硝酸鎂、硅酸鈉及氫氧化鈉，質(zhì)量濃度比：1:40:30:450；

(2)氯化亞鉻與硝酸鎂按步驟(1)所述的質(zhì)量濃度比溶解到水中，得到溶液a；

(3)磁力攪拌下在溶液a中按步驟(1)所述的質(zhì)量濃度比加入硅酸鈉，得到溶液b；

(4)持續(xù)攪拌溶液b30分鐘后，按步驟(1)所述的質(zhì)量濃度比加入氫氧化鈉，繼續(xù)攪拌30分鐘后得到溶液c；

(5)溶液c密封到聚四氟乙烯水熱釜中在400℃下反應(yīng)50小時(shí)；

(6)反應(yīng)結(jié)束后離心收集沉淀物，依次用乙醇和水離心洗滌以除去可能存在的雜質(zhì)離子，得到cr³⁺摻雜羥基硅酸鎂(mg6[si4o10][oh]8)納米管；

金屬離子摻雜羥基硅酸鹽納米管的改性：

(1)將cr³⁺摻雜羥基硅酸鎂(mg6[si4o10][oh]8)納米管c分散在一元醇有機(jī)溶劑中，加熱至85℃；

(2)按cr³⁺摻雜羥基硅酸鎂(mg6[si4o10][oh]8)納米管與偶聯(lián)劑濃度比為1:1加入鋁酸酯偶聯(lián)劑，持續(xù)攪拌2小時(shí)，得到液體d；

(3)離心分離液體d，用有機(jī)溶劑甲醇進(jìn)行清洗得到的白色沉淀即為油溶性的cr³⁺摻雜羥基硅酸鎂(mg6[si4o10][oh]8)納米管。

金屬摩擦磨損表面自納米化的復(fù)合制劑的制備：

1)將油溶性cr³⁺摻雜羥基硅酸鎂(mg6[si4o10][oh]8)納米管添加到潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油中，即得到本專利發(fā)明液-固復(fù)合相組分的液相組分y，作為溶劑備用。

2)將制備好的固相組分加入到前述液相組分y中即獲得實(shí)現(xiàn)金屬摩擦磨損表面自納米化的液-固復(fù)合相制劑，可直接添加到潤(rùn)滑油中使用。

對(duì)1.6排兩臺(tái)乘用車(一臺(tái)為已行駛8萬(wàn)公里為a組；另一臺(tái)為已行駛11萬(wàn)公里為b組)進(jìn)行了發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響試驗(yàn)，使用金屬摩擦磨損表面自納米化的復(fù)合制劑行駛3000公里后，與加入現(xiàn)有的潤(rùn)滑油行駛6000公里對(duì)比，結(jié)果顯示：

(1)加注金屬摩擦磨損表面自納米化的復(fù)合制劑行駛3000km時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)缸壓明顯上升，a組平均提升5.5％，b組平均提升5.6％，最大缸壓提升量為8.9％。

(2)加注金屬摩擦磨損表面自納米化的復(fù)合制劑行駛3000km時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)噪音明顯下降，a組平均降低19.73％，b組平均降低18.58％，最大噪音下降值21.5db(車內(nèi)噪聲)。

(3)加注金屬摩擦磨損表面自納米化的復(fù)合制劑行駛3000km時(shí)，與未加注行駛6000km時(shí)相比，a組車co降低25％，hc+nox降低26％；b組車co降低21％，hc+nox降低23％。

實(shí)施例3

金屬離子摻雜羥基硅酸鹽納米管的制備：

(1)所用化學(xué)試劑：氯化鎳、硝酸鎂、硅酸鈉及氫氧化鈉，質(zhì)量濃度比：1:30:20:325；

(2)氯化鎳與硝酸鎂按步驟(1)所述的質(zhì)量濃度比溶解到水中，得到溶液a；

(3)磁力攪拌下在溶液a中按步驟(1)所述的質(zhì)量濃度比加入硅酸鈉，得到溶液b；

(4)持續(xù)攪拌溶液b20分鐘后，按步驟(1)所述的質(zhì)量濃度比加入氫氧化鈉，繼續(xù)攪拌20分鐘后得到溶液c；

(5)溶液c密封到聚四氟乙烯水熱釜中在300℃下反應(yīng)35小時(shí)；

(6)反應(yīng)結(jié)束后離心收集沉淀物，依次用乙醇和水離心洗滌以除去可能存在的雜質(zhì)離子，得到ni²⁺摻雜羥基硅酸鎂(mg6[si4o10][oh]8)納米管；

金屬離子摻雜羥基硅酸鹽納米管的改性：

(1)將ni²⁺摻雜羥基硅酸鎂(mg6[si4o10][oh]8)納米管c分散在一元醇有機(jī)溶劑中，加熱至65℃；

(2)按ni²⁺摻雜羥基硅酸鎂(mg6[si4o10][oh]8)納米管與偶聯(lián)劑濃度比為1:0.06加入鋁酸酯偶聯(lián)劑，持續(xù)攪拌1.5小時(shí)，得到液體d；

(3)離心分離液體d，用有機(jī)溶劑甲醇進(jìn)行清洗得到的白色沉淀即為油溶性的ni²⁺摻雜羥基硅酸鎂(mg6[si4o10][oh]8)納米管。

金屬摩擦磨損表面自納米化的復(fù)合制劑的制備：

1)將油溶性ni²⁺摻雜羥基硅酸鎂(mg6[si4o10][oh]8)納米管添加到潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油中，即得到本專利發(fā)明液-固復(fù)合相組分的液相組分y，作為溶劑備用。

2)將制備好的固相組分加入到前述液相組分y中即獲得實(shí)現(xiàn)金屬摩擦磨損表面自納米化的液-固復(fù)合相制劑，可直接添加到潤(rùn)滑油中使用。

對(duì)1.6排兩臺(tái)乘用車(一臺(tái)為已行駛8萬(wàn)公里為a組；另一臺(tái)為已行駛11萬(wàn)公里為b組)進(jìn)行了發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響試驗(yàn)，使用金屬摩擦磨損表面自納米化的復(fù)合制劑行駛3000公里后，與加入現(xiàn)有的潤(rùn)滑油行駛6000公里對(duì)比，結(jié)果顯示：

(1)加注金屬摩擦磨損表面自納米化的復(fù)合制劑行駛3000km時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)缸壓明顯上升，a組平均提升5.3％，b組平均提升5.4％，最大缸壓提升量為8.6％。

(2)加注金屬摩擦磨損表面自納米化的復(fù)合制劑行駛3000km時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)噪音明顯下降，a組平均降低19.73％，b組平均降低18.52％，最大噪音下降值21.2db(車內(nèi)噪聲)。

(3)加注金屬摩擦磨損表面自納米化的復(fù)合制劑行駛3000km時(shí)，與未加注行駛6000km時(shí)相比，a組車co降低22％，hc+nox降低23％；b組車co降低20％，hc+nox降低21％。

實(shí)施例4

金屬離子摻雜羥基硅酸鹽納米管的制備：

(1)所用化學(xué)試劑：氯化鈷、硝酸鎂、硅酸鈉及氫氧化鈉，質(zhì)量濃度比：1:25:20:300；

(2)氯化鈷與硝酸鎂按步驟(1)所述的質(zhì)量濃度比溶解到水中，得到溶液a；

(3)磁力攪拌下在溶液a中按步驟(1)所述的質(zhì)量濃度比加入硅酸鈉，得到溶液b；

(4)持續(xù)攪拌溶液b25分鐘后，按步驟(1)所述的質(zhì)量濃度比加入氫氧化鈉，繼續(xù)攪拌25分鐘后得到溶液c；

(5)溶液c密封到聚四氟乙烯水熱釜中在250℃下反應(yīng)30小時(shí)；

(6)反應(yīng)結(jié)束后離心收集沉淀物，依次用乙醇和水離心洗滌以除去可能存在的雜質(zhì)離子，得到co⁺摻雜羥基硅酸鎂(mg6[si4o10][oh]8)納米管；

金屬離子摻雜羥基硅酸鹽納米管的改性：

(1)將co⁺摻雜羥基硅酸鎂(mg6[si4o10][oh]8)納米管c分散在一元醇有機(jī)溶劑中，加熱至60℃；

(2)按co⁺摻雜羥基硅酸鎂(mg6[si4o10][oh]8)納米管與偶聯(lián)劑濃度比為1:0.08加入鋁酸酯偶聯(lián)劑，持續(xù)攪拌2小時(shí)，得到液體d；

(3)離心分離液體d，用有機(jī)溶劑甲醇進(jìn)行清洗得到的白色沉淀即為油溶性的co⁺摻雜羥基硅酸鎂(mg6[si4o10][oh]8)納米管。

金屬摩擦磨損表面自納米化的復(fù)合制劑的制備：

1)將油溶性co⁺摻雜羥基硅酸鎂(mg6[si4o10][oh]8)納米管添加到潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油中，即得到液-固復(fù)合相組分的液相組分y，作為溶劑備用。

2)將制備好的固相組分加入到前述液相組分y中即獲得實(shí)現(xiàn)金屬摩擦磨損表面自納米化的液-固復(fù)合相制劑，可直接添加到潤(rùn)滑油中使用。

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油應(yīng)用為例，采用現(xiàn)有技術(shù)，動(dòng)力性能明顯改善、振動(dòng)噪音明顯降低、尾氣排放明顯減輕的運(yùn)行公里數(shù)需在1000-5000公里以上；本實(shí)施例中達(dá)到同樣效果運(yùn)行公里數(shù)僅需350公里。

對(duì)1.6排兩臺(tái)乘用車(一臺(tái)為已行駛8萬(wàn)公里為a組；另一臺(tái)為已行駛11萬(wàn)公里為b組)進(jìn)行了發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響試驗(yàn)，使用金屬摩擦磨損表面自納米化的復(fù)合制劑行駛3000公里后，與加入現(xiàn)有的潤(rùn)滑油行駛6000公里對(duì)比，結(jié)果顯示：

(1)加注金屬摩擦磨損表面自納米化的復(fù)合制劑行駛3000km時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)缸壓明顯上升，a組平均提升5.2％，b組平均提升5.1％，最大缸壓提升量為8.4％。

(2)加注金屬摩擦磨損表面自納米化的復(fù)合制劑行駛3000km時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)噪音明顯下降，a組平均降低19.73％，b組平均降低18.62％，最大噪音下降值21.7db(車內(nèi)噪聲)。

(3)加注金屬摩擦磨損表面自納米化的復(fù)合制劑行駛3000km時(shí)，與未加注行駛6000km時(shí)相比，a組車co降低22％，hc+nox降低22％；b組車co降低20％，hc+nox降低20％。

實(shí)施例5

金屬離子摻雜羥基硅酸鹽納米管的制備：

(1)所用化學(xué)試劑：氯化亞鐵、硝酸鎂、硅酸鈉及氫氧化鈉，質(zhì)量濃度比：1:30:20:300；

(2)氯化亞鐵與硝酸鎂按步驟(1)所述的質(zhì)量濃度比溶解到水中，得到溶液a；

(3)磁力攪拌下在溶液a中按步驟(1)所述的質(zhì)量濃度比加入硅酸鈉，得到溶液b；

(4)持續(xù)攪拌溶液b25分鐘后，按步驟(1)所述的質(zhì)量濃度比加入氫氧化鈉，繼續(xù)攪拌25分鐘后得到溶液c；

(5)溶液c密封到聚四氟乙烯水熱釜中在250℃下反應(yīng)30小時(shí)；

(6)反應(yīng)結(jié)束后離心收集沉淀物，依次用乙醇和水離心洗滌以除去可能存在的雜質(zhì)離子，得到fe³⁺摻雜羥基硅酸鎂(mg6[si4o10][oh]8)納米管；

金屬離子摻雜羥基硅酸鹽納米管的改性：

(1)將fe³⁺摻雜羥基硅酸鎂(mg6[si4o10][oh]8)納米管c分散在一元醇有機(jī)溶劑中，加熱至65℃；

(2)按fe³⁺摻雜羥基硅酸鎂(mg6[si4o10][oh]8)納米管與偶聯(lián)劑濃度比為1:0.04加入鋁酸酯偶聯(lián)劑，持續(xù)攪拌2小時(shí)，得到液體d；

(3)離心分離液體d，用有機(jī)溶劑甲醇進(jìn)行清洗得到的白色沉淀即為油溶性的fe³⁺摻雜羥基硅酸鎂(mg6[si4o10][oh]8)納米管。

金屬摩擦磨損表面自納米化的復(fù)合制劑的制備：

1)將油溶性fe³⁺摻雜羥基硅酸鎂(mg6[si4o10][oh]8)納米管添加到潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油中，即得到液-固復(fù)合相組分的液相組分y，作為溶劑備用。

2)將制備好的固相組分加入到前述液相組分y中即獲得實(shí)現(xiàn)金屬摩擦磨損表面自納米化的液-固復(fù)合相制劑，可直接添加到潤(rùn)滑油中使用。

對(duì)1.6排兩臺(tái)乘用車(一臺(tái)為已行駛8萬(wàn)公里為a組；另一臺(tái)為已行駛11萬(wàn)公里為b組)進(jìn)行了發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響試驗(yàn)，使用金屬摩擦磨損表面自納米化的復(fù)合制劑行駛3000公里后，與加入現(xiàn)有的潤(rùn)滑油行駛6000公里對(duì)比，結(jié)果顯示：

(1)加注金屬摩擦磨損表面自納米化的復(fù)合制劑行駛3000km時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)缸壓明顯上升，a組平均提升6.2％，b組平均提升6.1％，最大缸壓提升量為10.3％。

(2)加注金屬摩擦磨損表面自納米化的復(fù)合制劑行駛3000km時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)噪音明顯下降，a組平均降低20.13％，b組平均降低20.22％，最大噪音下降值22.5db(車內(nèi)噪聲)。

(3)加注金屬摩擦磨損表面自納米化的復(fù)合制劑行駛3000km時(shí)，與未加注行駛6000km時(shí)相比，a組車co降低25％，hc+nox降低28％；b組車co降低27％，hc+nox降低29％。

實(shí)施例6

金屬離子摻雜羥基硅酸鹽納米管的制備：

(1)所用化學(xué)試劑：氯化亞鐵、硝酸鎂、硅酸鈉及氫氧化鈉，質(zhì)量濃度比：1:25:30:300；

(2)氯化亞鐵與硝酸鎂按步驟(1)所述的質(zhì)量濃度比溶解到水中，得到溶液a；

(3)磁力攪拌下在溶液a中按步驟(1)所述的質(zhì)量濃度比加入硅酸鈉，得到溶液b；

(4)持續(xù)攪拌溶液b25分鐘后，按步驟(1)所述的質(zhì)量濃度比加入氫氧化鈉，繼續(xù)攪拌25分鐘后得到溶液c；

(5)溶液c密封到聚四氟乙烯水熱釜中在250℃下反應(yīng)35小時(shí)；

(6)反應(yīng)結(jié)束后離心收集沉淀物，依次用乙醇和水離心洗滌以除去可能存在的雜質(zhì)離子，得到fe³⁺摻雜羥基硅酸鎂(mg6[si4o10][oh]8)納米管；

金屬離子摻雜羥基硅酸鹽納米管的改性：

(1)將fe³⁺摻雜羥基硅酸鎂(mg6[si4o10][oh]8)納米管c分散在一元醇有機(jī)溶劑中，加熱至60℃；

(2)按fe³⁺摻雜羥基硅酸鎂(mg6[si4o10][oh]8)納米管與偶聯(lián)劑濃度比為1:0.08加入鋁酸酯偶聯(lián)劑，持續(xù)攪拌2小時(shí)，得到液體d；

(3)離心分離液體d，用有機(jī)溶劑甲醇進(jìn)行清洗得到的白色沉淀即為油溶性的fe³⁺摻雜羥基硅酸鎂(mg6[si4o10][oh]8)納米管。

金屬摩擦磨損表面自納米化的復(fù)合制劑的制備：

1)將油溶性fe³⁺摻雜羥基硅酸鎂(mg6[si4o10][oh]8)納米管添加到潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油中，即得到液-固復(fù)合相組分的液相組分y，作為溶劑備用。

2)將制備好的固相組分的濃度比例加入到前述液相組分y中即獲得實(shí)現(xiàn)金屬摩擦磨損表面自納米化的液-固復(fù)合相制劑，可直接添加到潤(rùn)滑油中使用。

對(duì)1.6排兩臺(tái)乘用車(一臺(tái)為已行駛8萬(wàn)公里為a組；另一臺(tái)為已行駛11萬(wàn)公里為b組)進(jìn)行了發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響試驗(yàn)，使用金屬摩擦磨損表面自納米化的復(fù)合制劑行駛3000公里后，與加入現(xiàn)有的潤(rùn)滑油行駛6000公里對(duì)比，結(jié)果顯示：

(1)加注金屬摩擦磨損表面自納米化的復(fù)合制劑行駛3000km時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)缸壓明顯上升，a組平均提升6.5％，b組平均提升6.3％，最大缸壓提升量為10.6％。

(2)加注金屬摩擦磨損表面自納米化的復(fù)合制劑行駛3000km時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)噪音明顯下降，a組平均降低20.54％，b組平均降低20.46％，最大噪音下降值22.9db(車內(nèi)噪聲)。

(3)加注金屬摩擦磨損表面自納米化的復(fù)合制劑行駛3000km時(shí)，與未加注行駛6000km時(shí)相比，a組車co降低28％，hc+nox降低31％；b組車co降低32％，hc+nox降低31％。

對(duì)比例1:

金屬離子摻雜羥基硅酸鹽納米管的制備：

(1)所用化學(xué)試劑：氯化亞鐵、硝酸鎂、硅酸鈉及氫氧化鈉，質(zhì)量濃度比：1:10:5:100；

(2)氯化亞鐵與硝酸鎂按步驟(1)所述的質(zhì)量濃度比溶解到水中，得到溶液a；

(3)磁力攪拌下在溶液a中按步驟(1)所述的質(zhì)量濃度比加入硅酸鈉，得到溶液b；

(4)持續(xù)攪拌溶液b25分鐘后，按步驟(1)所述的質(zhì)量濃度比加入氫氧化鈉，繼續(xù)攪拌25分鐘后得到溶液c；

(5)溶液c密封到聚四氟乙烯水熱釜中在500℃下反應(yīng)55小時(shí)；

(6)反應(yīng)結(jié)束后離心收集沉淀物，依次用乙醇和水離心洗滌以除去可能存在的雜質(zhì)離子，得到fe³⁺摻雜羥基硅酸鎂(mg6[si4o10][oh]8)納米管；

金屬離子摻雜羥基硅酸鹽納米管的改性：

(1)將fe³⁺摻雜羥基硅酸鎂(mg6[si4o10][oh]8)納米管c分散在一元醇有機(jī)溶劑中，加熱至60℃；

(2)按fe³⁺摻雜羥基硅酸鎂(mg6[si4o10][oh]8)納米管與偶聯(lián)劑濃度比為1:0.08加入鋁酸酯偶聯(lián)劑，持續(xù)攪拌2小時(shí)，得到液體d；

(3)離心分離液體d，用有機(jī)溶劑甲醇進(jìn)行清洗得到的白色沉淀即為油溶性的fe³⁺摻雜羥基硅酸鎂(mg6[si4o10][oh]8)納米管。

金屬摩擦磨損表面自納米化的復(fù)合制劑的制備：

1)將油溶性fe³⁺摻雜羥基硅酸鎂(mg6[si4o10][oh]8)納米管添加到潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油中，即得到本專利發(fā)明液-固復(fù)合相組分的液相組分y，作為溶劑備用。

2)將制備好的固相組分加入到前述液相組分y中即獲得實(shí)現(xiàn)金屬摩擦磨損表面自納米化的液-固復(fù)合相制劑，可直接添加到潤(rùn)滑油中使用。

對(duì)1.6排兩臺(tái)乘用車(一臺(tái)為已行駛8萬(wàn)公里為a組；另一臺(tái)為已行駛11萬(wàn)公里為b組)進(jìn)行了發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響試驗(yàn)，使用金屬摩擦磨損表面自納米化的復(fù)合制劑行駛3000公里后，與加入現(xiàn)有的潤(rùn)滑油行駛6000公里對(duì)比，結(jié)果顯示：

(1)加注金屬摩擦磨損表面自納米化的復(fù)合制劑行駛3000km時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)缸壓明顯上升，a組平均提升2.5％，b組平均提升2.3％，最大缸壓提升量為3.6％。

(2)加注金屬摩擦磨損表面自納米化的復(fù)合制劑行駛3000km時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)噪音明顯下降，a組平均降低10.54％，b組平均降低10.46％，最大噪音下降值11.9db(車內(nèi)噪聲)。

(3)加注金屬摩擦磨損表面自納米化的復(fù)合制劑行駛3000km時(shí)，與未加注行駛6000km時(shí)相比，a組車co降低12％，hc+nox降低15％；b組車co降低11％，hc+nox降低12％。

綜上所述上述工藝范圍內(nèi)的制成或改性的金屬離子摻雜羥基硅酸鹽納米管，其制備的金屬摩擦磨損表面自納米化的復(fù)合制劑自納米化的效率最高，表面納米晶強(qiáng)化保護(hù)層的形成速度更快；發(fā)動(dòng)機(jī)缸壓上升更高、發(fā)動(dòng)機(jī)噪音下降更大，尾氣污染物排放更低。而采取超出實(shí)施例1至6所述的工藝范圍的金屬摩擦磨損表面自納米化的復(fù)合制劑的自納米化的效率較低，表面納米晶強(qiáng)化保護(hù)層的形成速度較慢，發(fā)動(dòng)機(jī)缸壓上升量、發(fā)動(dòng)機(jī)噪音下降量，尾氣污染物排放效果均不如實(shí)施例。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并非因此即限制本發(fā)明的專利保護(hù)范圍，凡是運(yùn)用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)變換，直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。