一种在线提高摩擦表面晶体位错密度的制剂及其制备方法与流程

本发明涉及一种在线提高摩擦表面位错密度的制剂及其制备方法，具体涉及一种在线提高金属摩擦副的摩擦表面晶体位错密度的制剂及其制备方法，属于金属表面形变强化领域领域。

背景技术：

1、金属表面形变强化是利用机械能使工件表面产生塑性变形，引起表面形变强化的方法，亦称为表面形变强化。金属表面形变强化实质上主要是通过金属晶体位错的运动来实现的，也是最有效的技术途径。在塑性变形过程中，由于位错间相互作用，使位错的密度增加，塑性变形的持续进行，使位错密度进一步增加，使晶界逐渐消失又重组成新的晶界，使晶粒破碎、细化，材料表面的硬度、强度、应力状态、屈服强度、疲劳强度等性能均大幅度提高，使金属表面具有优异的减摩、抗磨、高强度、长寿命、减少机械加工造成的金属表面缺陷等效果。表面形变强化主要应用对象是由金属及其合金加工制造的机器零部件。

2、目前市场销售的喷丸、滚压和挤压三种技术工艺处理设备代表性公司如下：东莞市跃强机械科技有限公司和江苏鼎坚机械设备公司生产的金属表面抛丸设备；山东华云机电科技有限公司和山东凯泽恒信机械设备有限公司生产滚压强化金属表面设备，山东聚亿能智能科技有限公司等生产的金属表面挤压设备。另外，中国专利cn201510507073公开了一种改进的平面滚压方法及装置，这些金属表面强化处理设备或装置有许多优点，也存在诸多不足，不足如下：

3、一是机械零部件得需要在装配前进行预处理，根据零部件的形状和要求，单独设计、加工预处理的设备；二是形状复杂的机械摩擦零部件很难或者不能处理；三是预处理时需要较高的电能消耗；四是只能离线预处理不能在线处理。以上存在的技术不足，提高了处理成本，限制了应用范围，不利于大范围推广应用，只有在航空等高价值的装备零部件上应用，在其它一些装备零部件上应用较少。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题，在于提供一种在线提高摩擦表面晶体位错密度的制剂及其制备方法，解决现有喷丸、滚压和挤压金属表面形变强化技术存在需要零部件单独预处理(离线处理)并需要单独设计制作专用设备，形状复杂的、微小的、高精密的机械零部件表面很难或者不能处理、需要较高的处理能耗和不能在线处理等不足。

2、本发明通过下述方案实现：一种在线提高摩擦表面晶体位错密度的制剂，包括如下重量份的组分：碳酸钙晶须40-50份，硫酸钙晶须30-40份，钛酸钾晶须25-35份，氮化硅晶须1-3份，表面改性剂0.5-1份，润滑油100-150份。

3、所述表面改性剂为硅烷偶联剂。

4、所述润滑油为矿物基础油或聚α烯烃合成基础油中的一种。

5、所述碳酸钙晶须的粒径为d90≤0.5μm，硫酸钙晶须的粒径为d90≤0.3μm，钛酸钾晶须粒径为d90≤0.1μm，氮化硅晶须粒径为粒径为d90≤0.1μm。

6、所述碳酸钙晶须粒径为d90≤0.7μm，硫酸钙晶须粒径为d90≤0.5μm，钛酸钾晶须粒径为d90≤0.3μm，氮化硅晶须粒径d90≤0.07μm。

7、一种在线提高摩擦表面晶体位错密度的制剂的制备方法，按照以下步骤进行，

8、步骤一、按照以下重量：碳酸钙晶须40-50份，硫酸钙晶须30-40份，钛酸钾晶须25-35份，氮化硅晶须1-3份，表面改性剂0.5-1份，润滑油100-150份称好各组分，备用；

9、步骤二、将碳酸钙晶须、硫酸钙晶须、钛酸钾晶须和氮化硅晶须用乙醇进行湿润，并用硅烷偶联剂进行改性；

10、步骤三、将步骤二改性后的晶须放入搅拌机中搅拌，然后烘干；

11、步骤四、将烘干改性的晶须放入磁性搅拌机中加入矿物基础润滑油或α烯烃合成基础油进行搅拌，得到一种在线提高摩擦表面晶体位错强度的制剂。

12、所述乙醇的纯度为95％。

13、所述步骤二中晶须总重量：乙醇重量：硅烷偶联剂重量＝1：3：0.5。

14、所述步骤二中改性后的晶须放入搅拌机中搅拌30分钟，然后将混合物放入烘干箱，在摄氏30-80℃下保温20-100分钟，所述步骤四的搅拌时间为180分钟。

15、所述步骤二中改性后的晶须放入搅拌机中搅拌30分钟，将混合物放入烘干箱，在35-75℃下保温25-90分钟。

16、本发明的有益效果为：

17、1、在机械设备运作条件下(在线)，将本发明的制剂添加在金属摩擦副所用的润滑油脂中并将其带入金属摩擦副摩擦表面，不同粒径的晶须进入不同间隙的摩擦副，在摩擦副之间产生的高压力和高剪切压力状态下，金属摩擦表面晶生微量塑性变形，晶体的位错开始萌生，随着摩擦副工作时间的延长，在晶须对金属表面反反复复的作用下，晶体位错行为也随之进行，晶体位错强度不断增加，使金属摩擦副表面的强度、硬度、弹性模量、屈服强度、抗疲劳能力等综合性能有显著提高；

18、2、本发明不需要专用的设备和操作人员；

19、3、本发明制剂随着机械设备所需润滑油脂能润滑到的摩擦副表面都会起作用，无论结构多么复杂的摩擦部件都适用；

20、4、本发明利用机械设备自身运转条件在线下完成，不需要额外的处理能源动力消耗；使用方便、简单、成本低，极大提高了该发明的应用空间，经济效益和社会效益显著；

21、5、本发明制剂中的各种组分的晶须具有不同的高弹性模量和高强度，而且粒径的大小是呈现梯度分布的，能覆盖摩擦副绝大部分的静态和动态配合间隙。

技术特征：

1.一种在线提高摩擦表面晶体位错密度的制剂，其特征在于，包括如下重量份的组分：碳酸钙晶须40-50份，硫酸钙晶须30-40份，钛酸钾晶须25-35份，氮化硅晶须1-3份，表面改性剂0.5-1份，润滑油100-150份。

2.根据权利要求1所述的一种在线提高摩擦表面晶体位错密度的制剂，其特征在于，所述表面改性剂为硅烷偶联剂。

3.根据权利要求1所述的一种在线提高摩擦表面晶体位错密度的制剂，其特征在于，所述润滑油为矿物基础油或聚α烯烃合成基础油中的一种。

4.根据权利要求1所述的一种在线提高摩擦表面晶体位错密度的制剂，其特征在于，所述碳酸钙晶须的粒径为d90≤0.5μm，硫酸钙晶须的粒径为d90≤0.3μm，钛酸钾晶须粒径为d90≤0.1μm，氮化硅晶须粒径为粒径为d90≤0.1μm。

5.根据权利要求1所述的一种在线提高摩擦表面晶体位错密度的制剂，其特征在于，所述碳酸钙晶须粒径为d90≤0.7μm，硫酸钙晶须粒径为d90≤0.5μm，钛酸钾晶须粒径为d90≤0.3μm，氮化硅晶须粒径d90≤0.07μm。

6.一种在线提高摩擦表面晶体位错密度的制剂的制备方法，其特征在于：按照以下步骤进行，

7.根据权利要求6所述的一种在线提高摩擦表面晶体位错密度的制剂的制备方法，其特征在于：所述乙醇的纯度为95％。

8.根据权利要求6所述的一种在线提高摩擦表面晶体位错密度的制剂的制备方法，其特征在于：所述步骤二中晶须总重量：乙醇重量：硅烷偶联剂重量＝1：3：0.5。

9.根据权利要求6所述的一种在线提高摩擦表面晶体位错密度的制剂的制备方法，其特征在于：所述步骤二中改性后的晶须放入搅拌机中搅拌30分钟，然后将混合物放入烘干箱，在摄氏30-80℃下保温20-100分钟，所述步骤四的搅拌时间为180分钟。

10.根据权利要求6所述的一种在线提高摩擦表面晶体位错密度的制剂的制备方法，其特征在于：所述步骤二中改性后的晶须放入搅拌机中搅拌30分钟，将混合物放入烘干箱，在35-75℃下保温25-90分钟。

技术总结
本发明公开了一种在线提高摩擦表面晶体位错密度的制剂，包括如下组分：碳酸钙晶须，硫酸钙晶须，钛酸钾晶须，氮化硅晶须，表面改性剂，润滑油。本发明的优点：在线条件下，添加在金属摩擦副所用的润滑油脂中并将其带入金属摩擦副摩擦表面，提高金属摩擦副摩擦表面晶体位错密度，使金属摩擦副表面的强度、硬度、弹性模量、屈服强度、抗疲劳能力等综合性能有显著提高；不需要专用的设备和操作人员；本发明制剂在机械设备所需润滑油脂能润滑到的摩擦副表面都会起作用，无论结构多么复杂的摩擦部件都适用；利用机械设备自身运转条件在线下完成，不需要额外的处理能源动力消耗；使用方便、简单、成本低，极大提高了应用空间，经济效益和社会效益显著。

技术研发人员：孙金进
受保护的技术使用者：厦门琦同科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/12