[发明专利]兼具润滑与减磨功能的固体润滑材料及其用途

说明书

本发明涉及一种兼具润滑与减磨功能的固体润滑材料及其用途，属于固态润滑材料领域。本发明采用的技术方案是：兼具润滑与减磨功能的固体润滑材料，含有基材、层状硅酸盐粉体及辅料，基材为环氧树脂或橡胶，硅酸盐粉体的平均粒径在2um～20um间，粉体在棒体中所占比例为5wt%～35wt%。本发明的优点在于：固体润滑材料介入摩擦副间，在摩擦热与应力的作用下，不仅可以减少摩擦，还可以动态强化摩擦表面，提高轮缘表面抗磨能力。固体润滑材料自身与轮缘摩擦后的材料损失速率可调，介入到轮缘与铁轨间的固体润滑材料磨屑量可调。

技术领域

本发明涉及一种兼具润滑与减磨功能的固体润滑材料及其用途，属于固体润滑材料领域。

背景技术

在轨道交通领域，轮缘的摩擦磨损问题一直备受关注，铁路、地铁机车在运行过程中，为了克服车辆摆动而导致的离心力，轮轨之间存在着严重的滑动摩擦，这不仅造成粘着振动、尖啸噪音，还会产生严重的轮轨磨损，导致能源的浪费，并影响车辆的安全行驶。高速度、重载荷以及经常在小曲率半径路线行驶的车辆，这种情况尤为严重。机车轮缘磨损到一定程度，则需要璇轮，否则车辆就会有脱轨的危险，多次璇轮后，车轮就要更换。无论璇轮还是更换车轮不仅需要耗费大量人力财力，而且还会影响运力，因此加强轮轨之间的润滑具有重要意义。

采用合理的润滑材料是解决这一问题的关键。降低轮轨摩擦磨损的方法是对其接触面进行润滑，在线润滑轮缘是行之有效的方法。早期轮缘润滑是将油脂涂覆到轮缘表面的方式，但随着铁路系统的不断提速，液体或半液体润滑油脂逐渐显现出局限性。在高速气流作用下，油脂难以准确喷涂到指定位置，易污染车身与铁轨踏面，不仅增加了额外了清理工作，还会造成机车牵引失效。此外，轮轨表面存在微裂纹，油脂浸润后，在强大的轮轨应力作用下，由于“油楔”作用，轮轨会出现剥离掉块的现象，极大地减少了轮轨的使用寿命。

目前，国内外普遍采用干式轮缘润滑技术，即在车辆行驶过程中，通过固体润滑棒与轮缘在线摩擦而将润滑材料转移到轮缘表面。该项技术具有操作简便、设备可靠性强、涂覆位置准确、环境适应性好的特点。棒材一般都是利用树脂粘结功能材料，功能材料是实现减少摩擦磨损的关键组分。目前已见报道的各种产品的功能组分无外乎石墨、MoS₂、CaF₂、软金属等无机粉体，或在棒体中加入一些有机极压剂，通过调节树脂品种、含量以及棒体的结构来改善棒材性能。但总体而言，以上产品仅仅具有减少摩擦的性能，本质上属于润滑工程的范畴，在效果上仅仅体现为延缓轮缘的磨损，当车辆处于高速、重载状态，且行驶路线小曲率半径较多时，则以上这些润滑棒作用并不明显。

发明内容

本发明涉及一种兼具润滑与减磨功能的固体润滑材料及其用途，可以显著地减少钢轨轮缘的摩擦磨损，并起到一定的修复磨损作用。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

兼具润滑与减磨功能的固体润滑材料，含有基材、层状硅酸盐粉体及辅料，基材为环氧树脂或橡胶，硅酸盐粉体的平均粒径在2um～20um间，粉体在固体润滑材料中所占比例为5wt%～35wt%。

作为优选，层状硅酸盐粉体为蛇纹石、高岭石、凹凸棒石、蒙脱石的一种或几种的搭配。

作为优选，基材为环氧值0.23~0.56的双酚A型环氧树脂，在固体润滑材料中含量为60wt%～80wt%，辅料为固化剂乙二胺、基础润滑油、硬脂酸钠或十二羟基硬脂酸、硅烷偶联剂，在固体润滑材料中含量分别3wt%~6wt%、1wt%～5wt%、1wt%~5wt%、0.25wt%~1.75wt%。

作为优选，基材为橡胶，在固体润滑材料中含量为40wt%～80wt%，辅料为ZnO、聚氯乙烯、基础润滑油、硅烷偶联剂、硫磺。在固体润滑材料中含量为5wt%～10wt%、不超过10wt%、5wt%～10wt%、0.25wt%~1.75 wt%、1wt%~2 wt%，硫化温度为150~210℃。

作为优选，ZnO替换为轻质碳酸钙或白炭黑。