[发明专利]NbSe2纳米润滑线及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及润滑材料领域，具体地说，是一种在高真空、高负荷等极端条件下仍具有良好机械性能和抗载耐磨性能的NbSe₂纳米润滑线。

背景技术

航空航天工业在近年来飞速发展，对于其中应用的各种材料不断提出更高的要求，润滑材料就是其中很有代表性的一项。由于在高度为1000公里的宇宙空间里真空度就可以达到10^-2～10^-3Pa，这样的工况条件已经远远超出了润滑油和润滑脂的使用极限，因此促使人们去寻找一种新的能够在宇宙空间使用的润滑材料，固体润滑材料由于能够满足高负荷、高真空、高/低温、强辐射和强腐蚀等特殊工况下对于润滑度的要求而成为人们关注的焦点。

目前应用的固体润滑材料主要有MoS₂(二硫化钼)和PTFE(聚四氟乙烯)两种。但是，MoS₂不耐氧化、在氧化气氛和潮湿环境中的润滑能力大大下降，而PTFE不能承受重载，二者均不能保证在宇宙空间的极端工况条件下仍然具有良好的减摩耐磨和抗载能力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在宇宙空间的极端工况条件下仍然具有良好的机械性能和抗载耐磨性能的NbSe₂纳米润滑线及其制备方法。

上述目的是通过如下技术手段实现的：

(1)按照1∶2(Se粉过量4％)的摩尔比取Nb粉和Se粉，将二者装入行星式球磨机中干磨50h以混合均匀；

(2)将上述混合均匀的反应物装入一端封闭的石英玻璃管中，利用乙炔焰加热石英玻璃管至熔融状态，将管逐渐拉长拉细使开口端越来越小，直至开口端呈一小孔，将此小孔与真空泵相连，将石英玻璃管内抽成真空(100Pa)，充入惰性气体作为保护气体，反复3～5次，再用乙炔焰加热石英玻璃管的小孔端至熔融状态以将石英玻璃管彻底封闭；

(3)将上述封好的石英玻璃管置于不锈钢水热反应釜中(注意防止爆炸)，再将釜置于高温箱式炉内，按照8℃～15℃/min(优选10℃/min)的升温速率将炉内温度升高至700℃～800℃(优选750℃)，保持1～3h(优选2h)，受热过程中石英玻璃管在釜中不断翻滚，故各部位受热均匀；

(4)石英玻璃管内生成的NbSe₂在保护气氛中自然冷却到室温，即得到NbSe₂纳米润滑线，打开石英管即可见。

所述步骤(1)中行星式球磨机的速率优选200r/min。

所述步骤(2)中的石英玻璃管优选直径为15mm。

所述步骤(2)中的惰性气体优选Ar(氩气)。

本发明方法的原料易得、价格低廉，制备工艺简单、参数易控，生产过程安全环保，特别适合于大规模的工业生产。用本发明方法制备得到的NbSe₂纳米润滑线结晶性好、比表面积大，在超高真空条件下具有优异的润滑性能，添加到基础油中或者做为金属基复合材料的添加相时表现出良好的机械性能和抗载耐磨性能。

附图说明

图1为实施例1的NbSe₂纳米润滑线的XRD谱图。

图2为实施例1的NbSe₂纳米润滑线在电镜扫描下的SEM图片。

图3为实施例2的NbSe₂纳米润滑线作为润滑油添加剂的摩擦系数变化曲线。

图4为实施例3的铜基NbSe₂纳米润滑复合材料摩擦系数变化曲线。

具体实施方式

以下通过具体实施方式进一步描述本发明，由技术常识可知，本发明也可通过其它的不脱离本发明技术特征的方案来描述，因此所有在本发明范围内或等同本发明范围内的改变均被本发明包含。

实施例1：制备NbSe₂纳米润滑线

利用电子天平分别称取Nb粉1.41g和Se粉3.59g，放入行星式球磨机中干磨50h，球磨速率为200r/min；将得到的混合粉末密封在石英管中，利用乙炔焰加热石英管至熔融状态，将管逐渐拉长拉细使开口端越来越小，直至开口端呈一小孔，将此小孔与真空泵相连，将石英玻璃管内抽成真空(100Pa)，充入Ar封闭；将上述封好的石英管置于不锈钢水热反应釜中(注意防止爆炸)，再将釜置于高温箱式炉内，按照10℃/min的升温速率将炉内温度升高至750℃，保持2h；石英玻璃管内生成的NbSe₂在保护气氛中自然冷却到室温，即得到NbSe₂纳米润滑线，打开石英管即见。