本發(fā)明涉及一種石墨烯基節(jié)能減排潤滑油，屬于石墨烯基潤滑油技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
磨損、腐蝕、疲勞是機(jī)械設(shè)備及零部件失效的三種主要形式。磨損造成的經(jīng)濟(jì)損失十分巨大，如果能夠減少無用的摩擦消耗，則可以大量節(jié)省能源，減少有害氣體排放。
金屬機(jī)械部件摩擦副的抗磨、減摩及修復(fù)技術(shù)是長(zhǎng)期困擾機(jī)械領(lǐng)域的世界性難題。通常金屬抗磨是指摩擦副在干摩擦條件下的耐摩擦或抗磨損性質(zhì)，主要由金屬材料的硬度決定，其主要技術(shù)途徑是硬化摩擦表面。減摩則是指減少金屬摩擦副之間的摩擦，主要體現(xiàn)在摩擦系數(shù)的降低，目前主要技術(shù)途徑是精加工摩擦表面，以降低其摩擦系數(shù)，或通過潤滑油(脂)等油性物質(zhì)作為潤滑介質(zhì)，降低摩擦系數(shù)。
現(xiàn)有潤滑油添加劑實(shí)現(xiàn)減磨抗磨途徑，大多是采用表面成膜技術(shù):如硫化物潤滑形式和軟金屬鍍履技術(shù)，該技術(shù)可以起到一定的減少磨損，抵制磨損的作用，但對(duì)已經(jīng)磨損或劃傷的金屬表面，沒有修復(fù)作用。其原因一是，它只是附著、游離在金屬摩擦副表面，線脹系數(shù)與基體不同，不會(huì)改變工件的任何尺寸公差，使金屬表面在幾納米厚度上作微乎其微的性質(zhì)改變，化學(xué)反應(yīng)過程不可控，改性層太微薄并不夠穩(wěn)定，在高溫和強(qiáng)摩擦條件下易失效，易脫落、削離；二是，這些材料進(jìn)入磨擦表面時(shí)是納米級(jí)的，機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間后的工作雜質(zhì)與添加劑溶為一體，材料的粒度自然變大，會(huì)產(chǎn)生沉積現(xiàn)象，使油路內(nèi)徑變細(xì)，形成栓堵，導(dǎo)致供油不暢；三是，添加量高于0.1％時(shí)，對(duì)油品的金屬含量化驗(yàn)指標(biāo)有改變；四是，每次更換潤滑油時(shí)都要添加，有依賴性。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，進(jìn)而提供一種石墨烯基節(jié)能減排潤滑油及其制備方法。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
一種石墨烯基節(jié)能減排潤滑油，按容積由100N基礎(chǔ)油1000ml和石墨烯基金屬表面磨損智能修復(fù)材料20～30ml組成；所述石墨烯基金屬表面磨損智能修復(fù)材料按重量和容積由石墨烯5～10g、蛇紋石粉30～150g、鉬粉20～40g、稀土粉15～55g、銅粉90～210g、鎳粉35～95g和100N基礎(chǔ)油1000～2000ml組成。
本發(fā)明的有益效果：和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所述石墨烯基節(jié)能減排潤滑油具有更好的抗磨損、抗腐蝕性能、熱穩(wěn)定性、耐熱沖擊性及超低的摩擦系數(shù)；產(chǎn)生了優(yōu)異的自補(bǔ)償修復(fù)效應(yīng)，可以選擇性地補(bǔ)償表面磨損，優(yōu)化表面間隙，提高機(jī)械的密封性，恢復(fù)原型尺寸?？梢越鉀Q發(fā)動(dòng)機(jī)因磨損造成的缸壓下降、缸壓不平衡、動(dòng)力不足、提速不好、燃燒不良、油耗過高、尾氣污染超標(biāo)、機(jī)械噪音過大、發(fā)動(dòng)機(jī)性能下降等問題，并能長(zhǎng)久保持新機(jī)狀態(tài)。制作方法的全過程沒有污染，使用中也不會(huì)造成環(huán)境污染。
本發(fā)明石墨烯基節(jié)能減排潤滑油性能指標(biāo)為；(1)節(jié)約燃油6％～30％；(2)提升發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力6％～16％；(3)減少汽車尾氣排放30％～80％；(4)延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)使用壽命3～5倍；(5)延長(zhǎng)機(jī)油更換周期2～3倍；(6)節(jié)約耗電7％～30％；(7)降低發(fā)動(dòng)機(jī)噪音6～24分貝；(8)減少金屬表面磨損60％～80％；(9)提高齒輪承載能力5倍以上；(10)具有良好的低溫啟動(dòng)保護(hù)與高溫潤滑作用，可在零下50度至零上80度條件下使用；(11)提高機(jī)械輸出功率4％～6％，提高機(jī)械效率30％以上，延長(zhǎng)機(jī)械設(shè)備使用壽命3～5倍；(12)發(fā)動(dòng)機(jī)斷機(jī)油后可安全行駛100公里以上。
本發(fā)明使用的石墨烯基金屬表面磨損智能修復(fù)材料檢測(cè)后符合以下質(zhì)量規(guī)格：(1)運(yùn)動(dòng)粘度在100℃時(shí)，mm3/s的極限值為6±0.5。(2)粘度指數(shù)為95。(3)沉積物為0。(4)開杯閃點(diǎn)不低于200。(5)含硫量不超過0.2％。(6)密度在20℃時(shí)不超過890。
具體實(shí)施方式
下面將對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明：本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述實(shí)施例。
本實(shí)施例所涉及的一種石墨烯基節(jié)能減排潤滑油，按容積由100N基礎(chǔ)油1000ml和石墨烯基金屬表面磨損智能修復(fù)材料20～30ml組成；所述石墨烯基金屬表面磨損智能修復(fù)材料按重量和容積由石墨烯5～10g、蛇紋石粉30～150g、鉬粉20～40g、稀土粉15～55g、銅粉90～210g、鎳粉35～95g和100N基礎(chǔ)油1000～2000ml組成。
一種石墨烯基節(jié)能減排潤滑油，按容積由100N基礎(chǔ)油1000ml和石墨烯基金屬表面磨損智能修復(fù)材料21～29ml組成；所述石墨烯基金屬表面磨損智能修復(fù)材料按重量和容積由石墨烯6～9g、蛇紋石粉31～149g、鉬粉21～39g、稀土粉16～54g、銅粉91～209g、鎳粉36～94g和100N基礎(chǔ)油1100～1900ml組成。
一種石墨烯基節(jié)能減排潤滑油，按容積由100N基礎(chǔ)油1000ml和石墨烯基金屬表面磨損智能修復(fù)材料25ml組成；所述石墨烯基金屬表面磨損智能修復(fù)材料按重量和容積由石墨烯7g、蛇紋石粉90g、鉬粉30g、稀土粉40g、銅粉165g、鎳粉65g和100N基礎(chǔ)油1500ml組成。
所述石墨烯是由1～10層物理法生產(chǎn)的石墨烯。
所述蛇紋石粉、鉬粉、稀土粉、銅粉或鎳粉的粒度均小于500納米。
本實(shí)施例所涉及的一種石墨烯基節(jié)能減排潤滑油的制備方法，步驟如下：
(一)石墨烯基金屬表面磨損智能修復(fù)材料的制備
步驟一、將蛇紋石粉放入塑料器皿內(nèi)，用80℃～90℃的熱水進(jìn)行漂洗，用木棒攪動(dòng)后，將雜質(zhì)和水份倒出后，放在通風(fēng)處，讓水分自然蒸發(fā)。
步驟二、將蛇紋石粉、鉬粉、稀土粉、銅粉和鎳粉放入烘干設(shè)備進(jìn)行烘干，烘干時(shí)間為100～130分鐘，溫度為110℃～130℃，烘干后蛇紋石粉、鉬粉、稀土粉、銅粉和鎳粉中的水分含量均低于2％。
步驟三、將烘干后的各種粉體放入均質(zhì)器中攪拌，攪拌速度為2000～3000轉(zhuǎn)/分，攪拌后再加入100N基礎(chǔ)油繼續(xù)攪拌，攪拌時(shí)間為1～10小時(shí)，得到膠狀混合物。
步驟四、將膠狀混合物放入超聲波分散儀中進(jìn)行分散，分散后即得到石墨烯基金屬表面磨損智能修復(fù)材料。超聲波分散的目的是將團(tuán)聚的物質(zhì)分開。
(二)石墨烯基節(jié)能減排潤滑油的制備
步驟五、取100N基礎(chǔ)油1000ml和石墨烯基金屬表面磨損智能修復(fù)材料20～30ml攪拌混合均勻即可。
所述步驟二中，烘干時(shí)間為120分鐘。
所述步驟二中，溫度為115℃。
所述步驟三中，攪拌速度為2500轉(zhuǎn)/分。
所述步驟四中，超聲波分散時(shí)間≥10分鐘。
使用時(shí)，石墨烯基節(jié)能減排潤滑油進(jìn)入機(jī)械內(nèi)部，直接被吸附到零部件的劃痕、創(chuàng)面及微觀表面，機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)在各個(gè)接觸點(diǎn)的摩擦面上進(jìn)行超精研磨，清理機(jī)械表面氧化物和積碳；并且在機(jī)體的運(yùn)行中，在摩擦面生成金屬表面陶瓷合金層。
石墨烯基節(jié)能減排潤滑油進(jìn)入機(jī)體后，潤滑油中的石墨烯基金屬表面磨損智能修復(fù)材料迅速吸附在摩擦面上并且不斷地縱向、橫向彌散和滲透，當(dāng)負(fù)荷加大、溫度升高達(dá)到一定程度時(shí)(以汽油發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸工作為例，活塞上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)——吸、壓、爆、排，進(jìn)氣終了時(shí)氣缸內(nèi)氣體壓力為0.075～0.09Mpa，溫度為370～400k，爆發(fā)最高壓力為3～5Mpa，溫度為2200～2800k。石墨烯基金屬表面磨損智能修復(fù)材料就是利用機(jī)械運(yùn)動(dòng)摩擦瞬間的閃溫，溫度的“落差”類似“沾火”過程)，石墨烯基金屬表面磨損智能修復(fù)材料與金屬表面發(fā)生了物理變化和化學(xué)反應(yīng)，這一過程引發(fā)了“陶瓷合金材料”晶體和金屬晶體之間的反應(yīng)；進(jìn)一步相互熔合重組共晶，即微量焊接和氧化更新工序積極運(yùn)作，誘發(fā)產(chǎn)生新元素或新物質(zhì)，促進(jìn)了化學(xué)鍵置換過程并形成了新鍵，使金屬的微組織、微結(jié)構(gòu)得到改善，從而改善金屬表面的強(qiáng)度、硬度和塑性，同時(shí)在其邊緣處形成金屬新晶格，這種反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行，隨著新晶體在摩擦表面的不斷增加，它與原始金屬表面復(fù)合形成超滑、超硬的接觸表面——金屬表面陶瓷合金層。
形成金屬表面合金層后，原金屬摩擦副之間的金屬-金屬、金屬-化合物膜層的摩擦，轉(zhuǎn)變?yōu)樘沾珊辖饘印沾珊辖饘又g的摩擦，同時(shí)能在原金屬磨損創(chuàng)面上逐步將摩擦副凹凸面修復(fù)平整，直到摩擦副之間達(dá)到最優(yōu)配合間隙后，由于摩擦系數(shù)趨于零，摩擦能減少，由摩擦能產(chǎn)生的力化學(xué)反應(yīng)也趨于零，形成金屬改性層(即陶瓷合金層)的化學(xué)反應(yīng)也會(huì)停止。也就實(shí)現(xiàn)了利用摩擦能的力化學(xué)反應(yīng)可使金屬表面自適應(yīng)改性。這種自適應(yīng)改性在一定條件下可使厚度達(dá)50微米左右。金屬表面陶瓷合金層生成的速度、厚度與摩擦釋放出的能量成正比，不是線型增長(zhǎng)，而是自動(dòng)調(diào)節(jié)的。
從上述說明可以看出，本發(fā)明潤滑油中的石墨烯基金屬表面磨損智能修復(fù)材料對(duì)金屬表面陶瓷合金層的生成是有選擇性的，它只在金屬磨損的部位上復(fù)合發(fā)生，非磨損部位不會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。沒有參與化學(xué)反應(yīng)的修復(fù)材料仍然可以被潤滑油攜帶著流動(dòng)，并利用摩擦能量不斷修復(fù)磨損，當(dāng)修復(fù)量等于磨損量時(shí)，修復(fù)與磨損處于平衡狀態(tài)，就實(shí)現(xiàn)了瞬間動(dòng)態(tài)零磨損。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，這些具體實(shí)施方式都是基于本發(fā)明整體構(gòu)思下的不同實(shí)現(xiàn)方式，而且本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。