本發(fā)明涉及一種金屬磨損自修復(fù)劑，屬于金屬修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
磨損是材料3種失效模式（磨損、腐蝕和斷裂）之一。根據(jù)報(bào)道，大部分設(shè)備的損壞及失效有80%是由于摩擦、磨損造成的。摩擦和磨損能夠嚴(yán)重地影響機(jī)械設(shè)備的可靠性、安全性及壽命。根據(jù)近20年美國、英國、日本、德國4個國家的調(diào)查分析指出，由于磨損失效而造成的經(jīng)濟(jì)損失是非常巨大的，是各國國民經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值的2%。目前，世界上解決構(gòu)件的磨損失效問題主要采用抗磨技術(shù)、減摩技術(shù)和修復(fù)技術(shù)3種途徑。
3種傳統(tǒng)的解決摩擦磨損的技術(shù)途徑大多數(shù)是各自獨(dú)立的，而且其有效性、可靠性和通用性也受到限制。因此，世界各國都在競相竭力尋找能夠同時具備減摩、抗磨和修復(fù)功能的金屬磨損自修復(fù)材料和技術(shù)。
近年來，金屬磨損自修復(fù)技術(shù)在鐵路內(nèi)燃機(jī)車、載重電動輪車、汽車內(nèi)燃發(fā)動機(jī)、汽車機(jī)械變速箱、汽車后橋、齒輪箱減速器、滾動軸承和壓縮機(jī)等方面均得到了廣泛的應(yīng)用，并且在交通運(yùn)輸和冶金礦山等部門和行業(yè)的使用中也獲得顯著效果。此外，金屬自修復(fù)在紡織配件、刀具、工具和機(jī)械零配件等也有一些應(yīng)用。
金屬磨損自修復(fù)對改善傳統(tǒng)工程機(jī)械和零部件的使用性能及延長其使用壽命產(chǎn)生顯著效果。但是該技術(shù)受摩擦副形狀和摩擦條件的限制，應(yīng)用具有局限性，且使用效果不穩(wěn)定，因此研究不同載荷條件下金屬磨損自修復(fù)材料生成保護(hù)層的效果，就顯得尤為重要。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題：針對目前金屬磨損自修復(fù)技術(shù)受摩擦副形狀和摩擦條件的限制，應(yīng)用具有局限性，且使用效果不穩(wěn)定的問題，本發(fā)明提供了一種金屬磨損自修復(fù)劑。
為解決技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
一種金屬磨損自修復(fù)劑，其特征在于，由下述重量份原料組成：
8～10份納米羥基硅酸鎂，0.1～0.2份二硫化鉬，1.0～1.2份銦，150～300份改性基礎(chǔ)油。
所述納米羥基硅酸鎂為氧化鐵摻雜活性納米氧化鎂與納米二氧化硅按質(zhì)量比1：1加入去離子水中混合，并調(diào)節(jié)ph為13～14后，裝入水熱反應(yīng)釜中加熱至220～250℃反應(yīng)18～20h，經(jīng)過濾洗滌干燥后制得。
所述氧化鐵摻雜活性納米氧化鎂為鐵摻雜納米氫氧化鎂分散在無水乙醇中，離心分離干燥后在700～800℃下煅燒2～3h制得。
所述鐵摻雜納米氫氧化鎂為50～60重量份硝酸鎂，0.5～1.5重量份尿素，0.5～1.0重量份硝酸鐵，10～12重量份質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%聚乙烯醇溶液，4～8重量份無水乙醇，與去離子水混合后經(jīng)氨水調(diào)節(jié)ph為10.0～11.0，并加熱至150～160℃，反應(yīng)6～8h后過濾洗滌制得。
所述改性基礎(chǔ)油具體為下述重量份原料制備：
將120～240份聚癸烯加熱至120～140℃后加入70～100份十二羥基硬脂酸，15～20份氫氧化鋰，攪拌1～2h后再加入15～30份癸二酸，并升溫至180～220℃，繼續(xù)攪拌1～2h制得。
本發(fā)明的有益技術(shù)效果是：
本發(fā)明利用機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，在摩擦副表面摩擦過程中發(fā)生磨損區(qū)域后，在摩擦切削力和微粒研磨剪切力的共同作用下，在磨損區(qū)域發(fā)生微局部高溫，并在摩擦副表面發(fā)生力化學(xué)和熱化學(xué)置換反應(yīng)，通過納米羥基硅酸鎂與二硫化鉬、銦結(jié)合生成一種類金屬陶瓷層，在摩擦過程中產(chǎn)生的熱能使類金屬陶瓷層持續(xù)生長，直到恢復(fù)到最佳配合間隙，自行修復(fù)磨損金屬表面，大幅提高精密機(jī)械零件的使用壽命，減少因精密機(jī)械零件失效而引起的事故和損失，大大減少了設(shè)備的停機(jī)維修時間，提高裝備利用率。
具體實(shí)施方式
稱取50～60g硝酸鎂，0.5～1.5g尿素，0.5～1.0g硝酸鐵，加入300～350ml去離子水中，以300～400r/min攪拌10～15min，再加入10～12ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%聚乙烯醇溶液，6～10ml無水乙醇，繼續(xù)攪拌10～15min，得混合料液，向混合料液中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%氨水調(diào)節(jié)混合液ph為10.0～11.0，并加熱至150～160℃，反應(yīng)6～8h后過濾得濾餅，并用去離子水和無水乙醇洗滌濾餅3～5次，得鐵摻雜納米氫氧化鎂，將鐵摻雜納米氫氧化鎂加入80～100ml無水乙醇中，以300w超聲波超聲分散10～15min后轉(zhuǎn)入離心機(jī)中離心分離得沉淀，將沉淀置于干燥箱中，在105～110℃下干燥至恒重，將干燥產(chǎn)物轉(zhuǎn)入馬弗爐中，在700～800℃下煅燒2～3h，冷卻至室溫后，得氧化鐵摻雜活性納米氧化鎂，稱取12～15g氧化鐵摻雜活性納米氧化鎂，12～15g納米二氧化硅，加入100～150ml去離子水中，以300～400r/min攪拌混合15～20min，得混合液，再用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)混合液ph為13.0～14.0，并繼續(xù)攪拌15～20min，得反應(yīng)液，將反應(yīng)液裝入水熱反應(yīng)釜中，并加熱至220～250℃反應(yīng)18～20h，冷卻至室溫后過濾得濾渣，用去離子水洗滌濾渣至洗滌液呈中性，再用無水乙醇洗滌濾渣3～5次后，將濾渣置于干燥箱中，在80～90℃下干燥至恒重，得納米羥基硅酸鎂，量取150～200ml聚癸烯，加熱至120～140℃后加入80～100ml十二羥基硬脂酸，15～20g氫氧化鋰，以300～400r/min攪拌1～2h，再加入20～30ml癸二酸，并升溫至180～220℃，繼續(xù)攪拌1～2h后冷卻至室溫，得改性基礎(chǔ)油，稱取8～10g納米羥基硅酸鎂，0.1～0.2g二硫化鉬，1.0～1.2g銦，與200～300ml改性基礎(chǔ)油裝入球磨機(jī)中，以120～180r/min球磨30～40min，出料得金屬磨損自修復(fù)劑。
實(shí)例1
稱取50g硝酸鎂，0.5g尿素，0.5g硝酸鐵，加入300ml去離子水中，以300r/min攪拌10min，再加入10ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%聚乙烯醇溶液，6ml無水乙醇，繼續(xù)攪拌10min，得混合料液，向混合料液中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%氨水調(diào)節(jié)混合液ph為10.0，并加熱至150℃，反應(yīng)6h后過濾得濾餅，并用去離子水和無水乙醇洗滌濾餅3次，得鐵摻雜納米氫氧化鎂，將鐵摻雜納米氫氧化鎂加入80ml無水乙醇中，以300w超聲波超聲分散10min后轉(zhuǎn)入離心機(jī)中離心分離得沉淀，將沉淀置于干燥箱中，在105℃下干燥至恒重，將干燥產(chǎn)物轉(zhuǎn)入馬弗爐中，在700℃下煅燒2h，冷卻至室溫后，得氧化鐵摻雜活性納米氧化鎂，稱取12g氧化鐵摻雜活性納米氧化鎂，12g納米二氧化硅，加入100ml去離子水中，以300r/min攪拌混合15min，得混合液，再用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)混合液ph為13.0，并繼續(xù)攪拌15min，得反應(yīng)液，將反應(yīng)液裝入水熱反應(yīng)釜中，并加熱至220℃反應(yīng)18h，冷卻至室溫后過濾得濾渣，用去離子水洗滌濾渣至洗滌液呈中性，再用無水乙醇洗滌濾渣3次后，將濾渣置于干燥箱中，在80℃下干燥至恒重，得納米羥基硅酸鎂，量取150ml聚癸烯，加熱至120℃后加入80ml十二羥基硬脂酸，15g氫氧化鋰，以300r/min攪拌1h，再加入20ml癸二酸，并升溫至180℃，繼續(xù)攪拌1h后冷卻至室溫，得改性基礎(chǔ)油，稱取8g納米羥基硅酸鎂，0.1g二硫化鉬，1.0g銦，與200ml改性基礎(chǔ)油裝入球磨機(jī)中，以120r/min球磨30min，出料得金屬磨損自修復(fù)劑。
將實(shí)例1制得的金屬磨損自修復(fù)劑裝入噴霧器中，按噴灑量為0.1g/cm2噴灑至軸承磨損表面，并啟動機(jī)器低速轉(zhuǎn)動10min后，即可正常運(yùn)行機(jī)器。經(jīng)檢測，本發(fā)明金屬磨損自修復(fù)劑在軸承表面形成了一層類金屬陶瓷膜，是軸承表面摩擦系數(shù)由原先的0.125降低至0.057，軸承十萬轉(zhuǎn)后損失量為0.19g/m2，有效減弱軸承表面的磨損力度，延長軸承的使用壽命，值得推廣與使用。
實(shí)例2
稱取55g硝酸鎂，1.0g尿素，0.8g硝酸鐵，加入325ml去離子水中，以350r/min攪拌13min，再加入11ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%聚乙烯醇溶液，8ml無水乙醇，繼續(xù)攪拌13min，得混合料液，向混合料液中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%氨水調(diào)節(jié)混合液ph為10.5，并加熱至155℃，反應(yīng)7h后過濾得濾餅，并用去離子水和無水乙醇洗滌濾餅4次，得鐵摻雜納米氫氧化鎂，將鐵摻雜納米氫氧化鎂加入90ml無水乙醇中，以300w超聲波超聲分散13min后轉(zhuǎn)入離心機(jī)中離心分離得沉淀，將沉淀置于干燥箱中，在108℃下干燥至恒重，將干燥產(chǎn)物轉(zhuǎn)入馬弗爐中，在750℃下煅燒2h，冷卻至室溫后，得氧化鐵摻雜活性納米氧化鎂，稱取14g氧化鐵摻雜活性納米氧化鎂，14g納米二氧化硅，加入125ml去離子水中，以350r/min攪拌混合18min，得混合液，再用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)混合液ph為13.5，并繼續(xù)攪拌18min，得反應(yīng)液，將反應(yīng)液裝入水熱反應(yīng)釜中，并加熱至235℃反應(yīng)19h，冷卻至室溫后過濾得濾渣，用去離子水洗滌濾渣至洗滌液呈中性，再用無水乙醇洗滌濾渣4次后，將濾渣置于干燥箱中，在85℃下干燥至恒重，得納米羥基硅酸鎂，量取175ml聚癸烯，加熱至130℃后加入90ml十二羥基硬脂酸，18g氫氧化鋰，以350r/min攪拌1h，再加入25ml癸二酸，并升溫至200℃，繼續(xù)攪拌1h后冷卻至室溫，得改性基礎(chǔ)油，稱取9g納米羥基硅酸鎂，0.1g二硫化鉬，1.1g銦，與250ml改性基礎(chǔ)油裝入球磨機(jī)中，以150r/min球磨35min，出料得金屬磨損自修復(fù)劑。
將實(shí)例2制得的金屬磨損自修復(fù)劑裝入噴霧器中，按噴灑量為0.2g/cm2噴灑至軸承磨損表面，并啟動機(jī)器低速轉(zhuǎn)動13min后，即可正常運(yùn)行機(jī)器。經(jīng)檢測，本發(fā)明金屬磨損自修復(fù)劑在軸承表面形成了一層類金屬陶瓷膜，是軸承表面摩擦系數(shù)由原先的0.128降低至0.055，軸承十萬轉(zhuǎn)后損失量為0.21g/m2，有效減弱軸承表面的磨損力度，延長軸承的使用壽命，值得推廣與使用。
實(shí)例3
稱取60g硝酸鎂，1.5g尿素，1.0g硝酸鐵，加入350ml去離子水中，以400r/min攪拌15min，再加入12ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%聚乙烯醇溶液，10ml無水乙醇，繼續(xù)攪拌15min，得混合料液，向混合料液中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%氨水調(diào)節(jié)混合液ph為11.0，并加熱至160℃，反應(yīng)8h后過濾得濾餅，并用去離子水和無水乙醇洗滌濾餅5次，得鐵摻雜納米氫氧化鎂，將鐵摻雜納米氫氧化鎂加入100ml無水乙醇中，以300w超聲波超聲分散15min后轉(zhuǎn)入離心機(jī)中離心分離得沉淀，將沉淀置于干燥箱中，在110℃下干燥至恒重，將干燥產(chǎn)物轉(zhuǎn)入馬弗爐中，在800℃下煅燒3h，冷卻至室溫后，得氧化鐵摻雜活性納米氧化鎂，稱取15g氧化鐵摻雜活性納米氧化鎂，15g納米二氧化硅，加入150ml去離子水中，以400r/min攪拌混合20min，得混合液，再用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)混合液ph為14.0，并繼續(xù)攪拌20min，得反應(yīng)液，將反應(yīng)液裝入水熱反應(yīng)釜中，并加熱至250℃反應(yīng)20h，冷卻至室溫后過濾得濾渣，用去離子水洗滌濾渣至洗滌液呈中性，再用無水乙醇洗滌濾渣5次后，將濾渣置于干燥箱中，在90℃下干燥至恒重，得納米羥基硅酸鎂，量取200ml聚癸烯，加熱至140℃后加入100ml十二羥基硬脂酸，20g氫氧化鋰，以400r/min攪拌2h，再加入30ml癸二酸，并升溫至180～220℃，繼續(xù)攪拌2h后冷卻至室溫，得改性基礎(chǔ)油，稱取10g納米羥基硅酸鎂，0.2g二硫化鉬，1.2g銦，與300ml改性基礎(chǔ)油裝入球磨機(jī)中，以180r/min球磨40min，出料得金屬磨損自修復(fù)劑。
將實(shí)例3制得的金屬磨損自修復(fù)劑裝入噴霧器中，按噴灑量為0.3g/cm2噴灑至軸承磨損表面，并啟動機(jī)器低速轉(zhuǎn)動15min后，即可正常運(yùn)行機(jī)器。經(jīng)檢測，本發(fā)明金屬磨損自修復(fù)劑在軸承表面形成了一層類金屬陶瓷膜，是軸承表面摩擦系數(shù)由原先的0.132降低至0.052，軸承十萬轉(zhuǎn)后損失量為0.23g/m2，有效減弱軸承表面的磨損力度，延長軸承的使用壽命，值得推廣與使用。