[发明专利]一种基于激光烧蚀法制备亚微米金属球颗粒的方法及其在润滑油中的应用

说明书

本发明涉及一种激光烧蚀法制备亚微米金属球颗粒及其在润滑油中的应用，属于微纳米粉体的制备技术领域。该方法通过以下步骤实现：将金属粉末加入到液相介质中，加入分散剂，超声，得金属粉末悬浮液；然后进行激光辐照，得亚微米球金属颗粒。激光烧蚀结束后，将悬浮液离心，分离，将所得到的沉淀干燥，得到形状规则的金属球形颗粒。本发明制备过程只需要激光辐照金属粉末和分散剂形成的悬浮液，不需要其他反应试剂和复杂实验装置，条件易控，工艺简单，成本低，解决了现有制备过程复杂的难题。本发明方法得到的产物纯度高，无杂质污染，获得的金属微米球颗粒具有极高的化学，物理稳定性，使机械表面摩擦时滑动变滚动，大大降低了摩擦系数，提高了润滑油的减摩抗磨性能。

技术领域

本发明涉及一种激光烧蚀法制备亚微米金属球颗粒及其在润滑油中的应用，具体涉及一种采用激光烧蚀技术将不规则形状的金属颗粒简单快速形成分散均匀的球形颗粒，属于微纳米粉体的制备技术领域。

背景技术

全球因摩擦磨损造成的能源损失约占整个机械能损失的三分之一，面临世界经济飞速发展和节能减排的强烈需求，抗磨减摩材料的研究将为实现节能减排做出突出贡献。金属微米颗粒作为一种新型的润滑材料，其晶体结构和电子结构不同于相应的金属粒子。微米金属作为润滑油添加剂表现出一些优异的性能，其可以在摩擦副表面形成转移膜，起到抗磨减摩和自修复的作用。有关Cu，Ag，Pb，Sn，等金属作为微米金属润滑油添加剂的研究报道已有很多，但由于其制备方法复杂且成本高等难以实现工业化生产，使其应用受到很大的限制。

大量精细的金属微米颗粒，具有规则的球形状，并具有极高的化学，物理稳定性，将其添加到润滑油中，使机械表面摩擦时滑动变滚动，大大降低了摩擦系数，并且精细的金属颗粒可以填充在机械表面的凹槽处，填补磨损部位，对机械表面形成自我修复。金属具有高熔点、高沸点的特点，要想实现具有规则球形外形的颗粒制备需要比较复杂的制备过程和较高的制备条件。传统的化学制备方法由于主要以含有金属粒子的化学前躯体为主要原料进行化学合成，因而容易对产物纯度产生一定影响，并且难以实现大批量生产。而常规物理制备过程往往存在制备过程和设备复杂、能耗较高等缺点而不适于节能环保的新时代要求。因此一种经济，简单，有效的制备微米金属球颗粒的技术方法仍属于技术空白。

发明内容

本发明目的在于克服上述现存技术的不足，提供一种简单、新颖的金属微球的激光液相烧蚀制备方法，该方法操作简单，流程短，室温室压环境下即可快速形成金属球形颗粒。基于该种方法制备的金属微球颗粒作为润滑油添加剂具有良好的减摩抗磨功能，该方法解决了传统粉体制备方法难以实现球形颗粒高纯制备的难题。

本发明具体技术方案如下：

本发明提供了一种基于激光烧蚀法制备亚微米金属球颗粒的方法，包括以下步骤：

（1）将金属粉末加入到液相介质中，加入分散剂，超声分散1个小时，得金属粉末悬浮液；

（2）将金属粉末悬浮液进行激光辐照，得亚微米球金属颗粒。

（3）激光烧蚀结束后，将悬浮液离心，分离，将所得到的沉淀干燥，得到形状规则的金属球形颗粒。

进一步的，步骤（1）中，所述金属粉末为铜、金或银。

进一步的，步骤（1）中，所述液相介质为去离子水、丙酮或无水乙醇。

进一步的，步骤（1）中，所述分散剂为油酸和十二羟基硬脂酸；所述金属粉末、油酸和十二羟基硬脂酸的质量百分比为5:8:8。

进一步的，步骤（2）中，所述金属粉末悬浮液的浓度为0.5~2.5 mg mL^-1。

进一步的，步骤（2）中，所述激光辐照中，脉冲激光的波长为248 nm，频率为1～15Hz ，能量密度为100～800 mJ pulse^-1 cm^-2，辐照时间为5～30 min。