專利名稱：一種碳化硅衍生碳潤滑添加劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種潤滑添加劑。
背景技術(shù)：
能源與環(huán)境是經(jīng)濟社會持續(xù)發(fā)展的兩大主題。機械部件的摩擦磨損在帶來材料和能源大量損耗的同時，還會造成十分嚴(yán)重的環(huán)境污染。應(yīng)用摩擦學(xué)添加劑是改善摩擦副摩擦學(xué)性能的有效技術(shù)手段。碳材料因結(jié)構(gòu)的特殊性，其作為摩擦學(xué)添加劑的研究更是受到了極大關(guān)注。例如，王艷輝等指出，在鋼鐵材料摩擦副之間加入含納米金剛石顆粒的潤滑油，可使摩擦系數(shù)降低約50%，動力消耗明顯減少；涂江平等將片狀納米石墨添加至潤滑油中，有效地提高了潤滑油的減摩抗磨能力和承載能力；L. Joly-Pottuz等將碳納米洋蔥添加至合成潤滑油中，展現(xiàn)出優(yōu)異的減摩抗磨效果。但是上述碳納米材料作為潤滑油添加劑時存在適用溫度范圍窄、溫度較高時容易失效的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種摩擦學(xué)性能優(yōu)異且適用溫度范圍寬的碳化硅衍生碳潤滑添加劑。本發(fā)明主要是以碳化硅粉體為原料，采用高溫鹵化反應(yīng)去除碳化硅中的金屬原子制備出碳化硅衍生碳潤滑添加劑。本發(fā)明碳化硅衍生碳潤滑添加劑的制備方法如下
1、碳化硅粉體的表面處理采用氫氟酸對碳化硅粉體表面進行腐蝕，以充分去除碳化硅粉體表面在大氣中暴露形成的氧化物層。2、碳化硅粉體的高溫氯化處理將上述碳化硅粉體置于熔融石英管式爐中，抽真空至0. 05 IPa后，通入氬氣，將管式爐溫度升至800 1400°C，再通入氯氣，時間為1 3小時；之后，再次通入氬氣，以利用氬氣流的沖刷作用去除碳化硅粉體表面殘留的四氯化硅等氯化物。3、碳化硅粉體的氫化處理將上述經(jīng)高溫氯化處理后的碳化硅粉體在600 1000°c溫度下進行氫化處理，氫化處理氣包含5 10% (體積)氫氣，其余為氬氣，氫化處理時間為4 8小時。即可獲得本發(fā)明的碳化硅衍生碳。碳化硅衍生碳是通過上述方法獲得的一種新型碳材料。這種碳材料的主要特點是碳的結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣，同時包含多種碳納米結(jié)構(gòu)，如碳納米管，球形、多邊形碳，金剛石，類金剛石碳，富勒烯，洋蔥碳等，同時表面存在大量孔隙，具有更加優(yōu)異的摩擦學(xué)特性。采用本發(fā)明產(chǎn)品進行潤滑劑的配制在汽車機油中添加2% (以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計)的碳化硅衍生物，調(diào)配成潤滑劑，為確保碳化硅衍生碳潤滑添加劑在潤滑油中充分分散，最好在潤滑油中添加山梨醇酐油酸酯作為分散劑，添加量為5% (以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計)。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點 本發(fā)明不僅能夠在常溫下表現(xiàn)出顯著的減摩抗磨性能，而且還通過利用自身孔隙吸附潤滑介質(zhì)，有效減緩潤滑油在較高溫度發(fā)生劣化的程度，從而拓展?jié)櫥偷挠行Чぷ鳒囟确秶?。該添加劑材料添加在潤滑油中，在較寬的溫度范圍表現(xiàn)出優(yōu)異的減摩抗磨性能，能夠有效延緩摩擦副的使用壽命。
具體實施例方式
實施例1
在常溫條件下，采用摩爾濃度為23. Omol/L氫氟酸對粒度為80目的碳化硅粉體表面進行腐蝕處理，時間為30min。然后，將5g處理后的碳化硅粉體置于熔融石英管式爐中，抽真空至0. IPa后，通入氬氣。將管式爐溫度升至800°C，通入氯氣，時間為3小時。之后，再通入氬氣，去除碳化硅粉體表面殘留的氯化物。隨后，再將上述碳化硅粉體在1000°C溫度下進行氫化處理，氫化處理氣包含5% (體積)氫氣，其余為氬氣，處理時間為4小時。氫化處理結(jié)束，即可獲得本發(fā)明的碳化硅衍生碳潤滑添加劑，編號為Si-CDCl。實施例2
在常溫條件下，采用摩爾濃度為23. Omol/L氫氟酸對粒度為80目的碳化硅粉體表面進行腐蝕處理，時間為30min。然后，將5g處理后的碳化硅粉體置于熔融石英管式爐中，抽真空至0. IPa后，通入氬氣。將管式爐溫度升至100(TC，通入氯氣，時間為2小時。之后，再通入氬氣，以去除碳化硅粉體表面殘留的氯化物。隨后，再將上述碳化硅粉體在800°C溫度下進行氫化處理，氫化處理氣包含5% (體積)氫氣，其余為氬氣，氫化處理時間為6小時。氫化處理結(jié)束后，即可獲得本發(fā)明的碳化硅衍生碳潤滑添加劑，編號為Si-CDC2。實施例3
在常溫條件下，采用摩爾濃度為23. Omol/L氫氟酸對粒度為80目的碳化硅粉體表面進行腐蝕處理，時間為30min。然后，將5g處理后的碳化硅粉體置于熔融石英管式爐中，抽真空至0. IPa后，通入氬氣。將管式爐溫度升至1400°C，通入氯氣，時間為1小時。之后，再通入氬氣，以去除碳化硅粉體表面殘留的氯化物。隨后，再將上述碳化硅粉體在600°C溫度下進行氫化處理，氫化處理氣包含5% (體積)氫氣，其余為氬氣，氫化處理時間為8小時。氫化處理結(jié)束后，即可獲得本發(fā)明的碳化硅衍生碳潤滑添加劑，編號為Si-CDC3。分別在SJ 15W-40型昆侖潤滑油(昆侖牌，中國石油天然氣股份公司潤滑油公司生產(chǎn))中添加2 % (以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計)的本發(fā)明的碳化硅衍生碳潤滑添加劑Si-⑶Cl，Si-⑶C2 和Si-CDC3，調(diào)配成潤滑劑。為確保碳化硅衍生碳潤滑添加劑在潤滑油中充分分散，采用山梨糖醇酐油酸酯為分散劑，添加量為5% (以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計)。采用MMU-5G型萬能摩擦磨損試驗機進行摩擦學(xué)試驗。其中，實驗載荷為200牛頓， 轉(zhuǎn)速為300轉(zhuǎn)/分，試驗時間為1小時，兩種對磨材料分別為GCrl5鋼和45 #鋼。不同溫度摩擦學(xué)試驗結(jié)果如表1所示。)
表1不同溫度碳化硅衍生碳潤滑添加劑的摩擦學(xué)試驗結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種碳化硅衍生碳潤滑添加劑，其特征在于它是采用下面方法獲得的產(chǎn)品，(1)采用氫氟酸對碳化硅粉體表面進行腐蝕；(2)將上述碳化硅粉體置于熔融石英管式爐中，抽真空至1 0.05 后，通入氬氣；將管式爐溫度升至800 1400°C，通入氯氣，時間為1 3小時；(3)將上述碳化硅粉體在600 1000°C溫度下進行氫化處理，氫化處理氣包含體積百分比為5 10%的氫氣，其余為氬氣，氫化處理時間為4 8小時。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳化硅衍生碳潤滑添加劑，其特征在于在通入氯氣之后，再次通入氬氣。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種碳化硅衍生碳潤滑添加劑，其特征在于潤滑劑的配制在汽車機油中添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為m的上述產(chǎn)品。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種碳化硅衍生碳潤滑添加劑，其特征在于在潤滑油中添加添加質(zhì)量百分比為5%的山梨醇酐油酸酯作為分散劑。
全文摘要
一種碳化硅衍生碳潤滑添加劑及其制備方法，以碳化硅粉體為原料，經(jīng)過表面處理、高溫氯化處理和氫化處理等，獲得本發(fā)明的碳化硅衍生碳潤滑添加劑，在潤滑油中添加2%(以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計)的碳化硅衍生碳潤滑添加劑，調(diào)配成潤滑劑。本發(fā)明不僅能夠在常溫下表現(xiàn)出顯著的減摩抗磨性能，而且還通過利用自身孔隙吸附潤滑介質(zhì)，有效減緩潤滑油在較高溫度發(fā)生劣化的程度，從而拓展?jié)櫥偷挠行Чぷ鳒囟确秶?br> 文檔編號C10N30/06GK102311840SQ20111025361
公開日2012年1月11日 申請日期2011年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月31日
發(fā)明者張瑞軍 申請人:燕山大學(xué)