化学合成与机械球磨制备的纳米颗粒润滑性能对比*

机械球磨和化学合成法制备的矿物纳米颗粒在化学组成、粒径分布和颗粒形状等方面存在显著不同,为研究2种方法制备的纳米颗粒对抗磨减摩性能的影响,采用环块式摩擦磨损试验机对比分析不同方法制备的纳米蛇纹石颗粒与纳米高岭土颗粒的摩擦学性能。试验结果表明：粒径为200~800 nm的合成纳米蛇纹石的摩擦因数和磨损量最低,球磨高岭土的摩擦因数和磨损量最大;合成纳米蛇纹石颗粒和有机钼减摩剂（MoDTC）复配能够进一步提高润滑性能,在110~130 ℃温度下,相比纯合成纳米蛇纹石颗粒,复配润滑油的摩擦因数降低约52%,相比MoDTC,复配润滑油磨痕宽度减少约13%;150 ℃试验温度下,合成蛇纹石、球磨蛇纹石、合成高岭土与MoDTC复配促进摩擦表面MoS2的生成,进一步降低摩擦因数;合成纳米颗粒形状圆润,没有尖锐棱角,对摩擦表面犁削作用小,相比球磨颗粒具有更好的抗磨减摩效果。     

催化剂对蛇纹石粉体减摩抗磨性能的影响

采用UMT 3摩擦磨损试验机,在高接触压力下考察蛇纹石粉体及其与催化剂组合作为润滑油添加剂对45#钢的减摩抗磨作用.结果表明:在高接触压力下,润滑油中添加蛇纹石粉体后摩擦因数和磨损量都变大;相对于蛇纹石粉体,以蛇纹石和某种催化剂组合作为润滑油添加剂,可有效地降低摩擦因数和磨损量,并提高摩擦因数的稳定性.     

油润滑条件下有机物修饰纳米铜颗粒改善铁基摩擦副摩擦磨损的研究

在球盘式摩擦磨损试验机上考察了有机物修饰的纳米铜颗粒作为50CC润滑油添加剂的摩擦学性能;采用SEM和EDS分析了磨损表面形貌和表面膜元素组成。探讨了纳米铜颗粒的摩擦学作用机制：结果表明：有机物修饰的纳米铜颗粒作为添加剂能显著改善50CC润滑油的抗磨减摩性能,含0．05％纳米铜油样润滑下的摩擦因数与磨损量同基础油润滑下相比分别降低了27．6％与60％。分析后认为,纳米铜颗粒通过对摩擦表面进行修复及在摩擦表面成膜两种作用有效地改善了摩擦磨损性能。     

羟基硅酸镁和MoDTC复合添加剂的减摩抗磨性能

采用MMW-1A型立式万能摩擦磨损试验机分别考察羟基硅酸镁超细粉体以及羟基硅酸镁超细粉体复合MoDTC作为基础油PAO4添加剂的摩擦学性能,借助金相系统显微镜、扫描电子显微镜(SEM)以及能量色散谱仪(EDS)对摩擦表面进行观察表征及组成分析。结果表明:羟基硅酸镁超细粉体可改善PAO4的减摩抗磨性能,但摩擦表面仍存在明显划痕及凹坑;质量分数0.25%的羟基硅酸镁超细粉体与0.3%的MoDTC组成的复合添加剂,可明显改善PAO4的减摩抗磨性能,相比于PAO4基础油和仅添加质量分数0.25%的羟基硅酸镁超细粉体的润滑油,摩擦因数分别降低了32.75%和17.87%,磨斑直径分别下降了53.16%和32.04%;复合添加剂对磨斑表面形貌的改善效果更为显著,其在摩擦表面形成了一层富含C、O、Mo、S、Mg、Si等元素的修复层,且2种添加剂在摩擦过程中优势互补,起到了相互促进的协同作用。     

沙棘油的提取及摩擦学性能研究

通过超临界CO_2萃取技术提取沙棘油(SBO),利用热失重分析仪(TGA-DSC)分析其热稳定性,并与高性能的环保专用润滑油荷荷巴油(JO)进行比较;利用MFT-R4000高速复摩擦磨损试验机对比研究沙棘油与荷荷巴油及加入二烷基二硫代氨基甲酸钼(MoDTC)、二烷基二硫代磷酸锌(ZnDTP)添加剂后的摩擦学性能,用光学显微镜(LV150N)和能谱仪(EDS)观察和分析钢块磨斑表面形貌和磨斑表面主要化学元素。结果表明:沙棘油的耐热性能、润滑性能及对MoDTC和ZnDTP添加剂的感受性优于荷荷巴油;沙棘油和MoDTC和ZnDTP复配油润滑下,钢块磨斑表面P和S元素含量相对较高,表明S和P元素在摩擦过程中与摩擦表面发生了摩擦化学反应,生成了磷酸铁和硫化铁等反应膜,提高了摩擦副的抗磨和减摩性能。     

蒙脱石和坡缕石纳米润滑油添加剂的摩擦学性能

将KH550偶联剂修饰的纳米蒙脱石和纳米坡缕石,分别按质量比3%添加到150N基础油中制备2种纳米润滑油分散体系,用激光粒度分析仪、TEM、IR表征纳米添加剂的分散稳定性,在MMU-10G摩擦磨损试验机上测试2种纳米润滑油对45#钢的减摩抗磨性能,用SEM和EDX等分析摩擦试样表面成分与形貌的变化及影响摩擦学性能的机制。结果表明:纳米蒙脱石平均粒径较小,在150N基础油中分散更稳定;2种纳米润滑油相比纯基础油润滑时的平均摩擦因数和磨损量均明显下降,其中纳米蒙脱石润滑油的抗磨减摩性能最好;2种纳米润滑油润滑时摩擦试样表面分别生成了含蒙脱石和坡缕石特征元素的自修复膜层,其中蒙脱石特征元素含量相对较高,说明纳米蒙脱石摩擦学性能更好。     

一种含硼润滑油添加剂的制备及摩擦学性能研究

利用气流粉碎和长时球磨相结合的方法，制备了一种稳定分散的含硼润滑油添加剂，并利用环块摩擦磨损试验机和四球试验机考察了其摩擦学性能，并对其减摩抗磨机理进行了分析。实验结果表明，该种润滑油添加剂可使润滑油的摩擦因数和摩擦副的磨损量大幅度下降，表现出优良的减摩抗磨性能。     

纳米固体润滑颗粒对微织构表面摩擦学性能的影响研究

基于RTEC-MFT-5000型多功能磨损试验机,研究了纳米固体润滑颗粒作为润滑油添加剂对微凹坑织构表面摩擦学性能的影响。在研究中,应用NanoFocus共聚焦显微镜观测试样表面微织构形貌,获取磨痕处二维截面轮廓图。借助扫描电子显微镜和能谱仪,对磨损区域微凹坑形貌及磨痕部位微凹坑内外的元素成分进行分析。研究结果表明,添加纳米固体润滑颗粒的润滑油,在不同工况条件下均具有较优的减摩特性,固体润滑颗粒作为添加剂有助于在磨损区域形成一层固体润滑膜,减小摩擦副之间的摩擦因数,提高耐磨性能。含有纳米二硫化钼固体颗粒添加剂的润滑油,其减摩抗磨效果优于含有纳米石墨固体颗粒添加剂的润滑油。表面微织构技术与纳米固体润滑颗粒添加剂相结合,可以表现出更为优异的协同润滑效果。     

陶瓷涂层摩擦环摩擦磨损特性试验研究

在摩擦磨损试验台上进行了40Cr摩擦环和TiO_2陶瓷喷涂摩擦环分别与45钢摩擦块和锌基合金摩擦块的环-块试样摩擦磨损试验。试验所用润滑油分别为32号抗磨液压油、32号导轨油以及阻尼油与油性剂T451和极压抗磨剂T306复配的润滑油。结果表明:TiO_2陶瓷涂层摩擦环匹配下的摩擦因数和磨损量均小于40Cr摩擦环匹配下的摩擦因数和磨损量;锌基合金摩擦环的摩擦因数远小于45钢的摩擦因数,锌基合金摩擦环的磨损量大于45钢的磨损量;32号抗磨液压油润滑时的摩擦因数略小于32号导轨油的摩擦因数,但是磨损量较大。阻尼油与油性剂T451和极压抗磨剂T306复配表现出良好的减摩抗磨作用。     

改性纳米h-BN润滑油添加剂对缸套-活塞环摩擦学性能的影响

在缸套-活塞环摩擦副中,当活塞在上、下止点处为零速,难以形成油膜,且在气缸的高温工况下,其他部位的油膜也会被破坏,从而造成缸套-活塞环的摩擦功耗增加和磨损加剧。采用优质润滑油是提高缸套-活塞环润滑与摩擦特性的重要手段。制备改性纳米六方氮化硼(h-BN)颗粒并将其按不同质量分数分散至聚α-烯烃（PAO10）基础油中,使用R-tec摩擦磨损试验机开展不同载荷下的往复摩擦试验,通过观测摩擦因数、磨损体积和缸套磨损表面、磨损元素及三维形貌参数,研究改性纳米h-BN添加剂对缸套材料摩擦学性能的影响以及减摩抗磨润滑机制。结果表明：加入改性纳米h-BN添加剂可以显著降低缸套-活塞环摩擦副的摩擦因数,减少磨损量,加入质量分数0.25%的添加剂在50 N、3 Hz工况下可使摩擦因数降低33.87%,磨损体积降低23.32%;在载荷及摩擦热作用下纳米h-BN添加剂可以在磨损表面形成摩擦保护膜,可以改善缸套的表面粗糙度,创造优良的润滑环境,提升其摩擦学性能。     

超细蛇纹石粉体改善润滑油摩擦磨损性能的研究

采用行星式高能球磨机制得平均粒径为0.22μm的超细蛇纹石粉,在四球摩擦磨损试验机上研究了超细蛇纹石粉加入量及载荷对润滑油减摩抗磨性能的影响。结果表明,添加超细蛇纹石粉对提高润滑油的减摩抗磨性能有显著的作用,超细蛇纹石粉含量为0.3%时,其摩擦因数减小26.2%,磨斑直径降低19.8%;超细蛇纹石粉润滑油在高载荷下具有很好的减摩性能。钢球表面磨斑能谱分析表明,磨斑表面有超细蛇纹石粉修复镀层产生。     

碳纳米管添加剂摩擦学性能研究及机制探讨

运用四球摩擦磨损试验机,考察了碳纳米管作为某商品润滑油添加剂的摩擦磨损性能,采用光学显微镜对磨斑直径进行测量评定,用扫描电子显微镜对磨斑的表面形貌进行观察分析,并对碳纳米管的抗磨与润滑机制进行探讨。结果表明:碳纳米管作为润滑油添加剂表现出优良的减摩抗磨性能,在质量分数为0.012 5%~0.050%时,润滑油的抗磨性能显著提高,摩擦因数减小最大达28%,磨斑直径减小达30%;进一步实验研究表明碳纳米管添加剂对润滑油的抗磨性能作用在低载荷下更加显著。     

天然和人工合成蛇纹石作为纳米润滑油添加剂的摩擦学性能比较

以滑石和MgO为原料采用水热合成法制得蛇纹石粉体,通过高能球磨得到天然蛇纹石粉体,采用X射线衍射仪(XRD)和透射电子显微镜(TEM)对2种粉体成分与形貌进行表征分析。将经表面修饰的2种粉体样品添加到PAO4基础油中,利用MMW-1A万能摩擦磨损试验机测试其摩擦学性能,采用金相显微镜观察磨损表面的形貌并测量磨斑直径,采用能谱仪分析磨损表面的元素组成。结果表明:合成的蛇纹石主要呈纤蛇纹石一维中空纳米管结构,而天然蛇纹石则呈利蛇纹石结构。经修饰后的蛇纹石粉体作为润滑油添加剂可显著减小四球摩擦副的摩擦因数和磨斑直径,这是由于其可通过摩擦化学作用而在磨损表面生成具有良好减磨抗摩性能的自修复层,自修复层中含有Mg、Si、O等元素;人工合成纤蛇纹石在PAO4基础油中的抗磨减摩效果优于天然利蛇纹石。     

纳米蒙脱石添加剂对45~#钢摩擦副摩擦学性能的影响

将KH550偶联剂修饰的纳米蒙脱石(MMT)按不同质量分数加入150N基础油中,制备质量分数1%~5%的5种纳米MMT润滑油体系,采用MMU-10G摩擦磨损试验机考察纳米MMT对45#钢摩擦副减摩抗磨性能的影响,采用SEM和EDX等分析试样形貌与表面元素成分的变化,分析影响摩擦学性能的机制。结果表明:质量分数3%的纳米MMT润滑油和具有最好的抗磨减摩性能,相对于基础油润滑体系,可使金属摩擦副磨损失重量最小降低45.5%;所有试样表面均形成了以MMT特征元素和Fe元素为主体组成的自修复膜层,使试样磨损损失获得补偿,其中质量分数3%的纳米MMT润滑油润滑时摩擦副表面MMT特征元素的含量最高,故试样磨损率最小;纳米MMT润滑体系润滑时的摩擦因数均低于纯基础油,但是不同含量的纳米MMT对改善45#钢摩擦副的减摩性没有明显的区别。     

MoDTC增强型磁性液体减摩性能试验研究

为提高磁性液体的减摩性能，在现有Fe3O4磁性液体的基础上，通过微量添加二烷基二硫代氨基甲酸钼（MoDTC），制备一种MoDTC增强型磁性液体。对MoDTC增强型磁性液体微观粒子的结构、组成成分、磁性能进行测试分析，在不同载荷、速度条件下进行摩擦磨损试验，探究MoDTC含量对磁性液体摩擦磨损性能的影响。实验结果表明：MoDTC增强型磁性液体比铁磁性液体饱和磁化强度小，且剩磁几乎为0，具有较好的磁性能；在试验研究范围内，Fe3O4磁性液体润滑下的摩擦因数比油润滑低，MoDTC增强型磁性液体的摩擦因数低于Fe3O4磁性液体的摩擦因数，且MoDTC质量分数为6%时减摩效果较佳；当载荷在25~45 N范围内，MoDTC增强型磁性液体的摩擦因数先随载荷增大而减小，超过临界值30 N后，摩擦因数随载荷增大而增大。研究结果表明，磁性液体中加入适量的MoDTC具有较好的减摩性能，能在一定程度上改善磁性液体的润滑性能。     

含硫润滑油添加剂的制备及性能研究

在催化剂作用下,合成一种含有二丁基二硫代氨基结构的有机硫化酯润滑油添加剂（CNSB）。利用四球摩擦磨损试验机考察CNSB在100 N基础油中的摩擦学性能,采用扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)分别分析磨损表面形貌和磨斑表面元素组成。结果表明：合成的CNSB作为润滑油添加剂具有较好的极压减摩性能,并明显优于同等条件下的二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP）。SEM和EDS表明,在摩擦过程中CNSB会发生分解并在摩擦副表面发生化学反应,生成一层由有机硫化物、硼的氧化物等组成的致密保护膜,从而有效减轻钢球摩擦副表面的擦伤和磨损,且CNSB中的B元素也与S元素发生了协同作用,在一定程度上起到了抗磨减摩作用。     

蛇纹石和油酸作为润滑油添加剂的减摩抗磨性能

利用高能球磨机制备平均粒径约1 μm的蛇纹石超细粉体,并将其与油酸按质量比2∶1混合分散到PAO10基础油中,利用四球试验机探究其作为润滑油添加剂的减摩抗磨性能,利用白光干涉仪分析磨斑表面三维形貌,并用EDAX对磨斑表面元素进行分析。结果表明：蛇纹石与油酸混合加入基础油中具有更好的减摩抗磨效果;蛇纹石粉体与油酸混合后能够在摩擦副表面形成含有Si、Mg元素的修复膜,而单一的蛇纹石粉体在摩擦过程中不能成膜,这是因为,油酸作为分散剂能够吸附摩擦过程中产生的金属磨粒并使其分散到润滑油里,减少磨粒对摩擦表面造成的磨粒磨损;油酸有机修饰层吸附到蛇纹石颗粒表面,改善了蛇纹石颗粒在基础油中的分散性。     

用硅烷偶联剂修饰的纳米Fe3O4粒子作为润滑油添加剂的摩擦学性能研究

利用化学共沉淀法制备了平均粒径为59nm、采用硅烷偶联剂表面修饰的纳米Fe3O4粒子,并对其作为润滑油添加剂的摩擦学性能进行了研究。试验结果表明,添加硅烷偶联剂修饰的纳米Fe3O4粒子的润滑油表现出较好的抗磨减摩效果,能有效提高润滑油的抗磨减摩性能以及承载能力,当纳米Fe3O4的质量分数在1‰~3‰时产生的抗磨减摩效果较好。与空白20#润滑油相比,添加质量分数3‰纳米Fe3O4粒子的润滑油的摩擦因数平均降低了8%,磨损量不仅没有增加,反而出现了负磨损现象,且添加纳米Fe3O4粒子的润滑油摩擦磨损后的磨痕较浅。     

双辉光离子渗铜对缸套-活塞环摩擦学性能的影响*

为研究铜元素对缸套-活塞环摩擦学性能的影响,通过双辉光离子渗透技术在缸套材料表面加工出不同厚度的渗铜改性层,使用RTEC多功能摩擦磨损试验机开展不同负载、不同润滑条件下的模拟试验,采集并分析试验过程中的摩擦因数以及试验后体积磨损量和磨损表面形貌,研究渗铜改性层对缸套材料摩擦学性能的影响规律及作用机制。结果表明：渗铜处理可有效降低缸套-活塞环摩擦副的摩擦因数,减少磨损量;高载荷和干摩擦条件下渗铜改性层的减摩抗磨作用效果尤为显著,最高可使摩擦因数分别降低13.15%和30.86%,磨损量分别降低30.70%和38.57%;渗铜后缸套-活塞环磨损表面形貌平整,摩擦表面形成了铜含量较高的润滑膜层,该表面膜起到了减摩、耐磨的作用。     

表面修饰纳米铜添加剂与硫化烯烃棉籽油复合效应研究

利用四球试验机研究了润滑油纳米铜添加剂与硫化烯烃棉籽油复配体系的摩擦学性能。结果表明,2种添加剂都具有良好的抗磨减摩性能。在试验添加量范围内,润滑油纳米铜添加剂与硫化烯烃棉籽油复配体系具有一定的抗磨协合效果,且两者的添加量各为0.3%和1.5%(质量分数)时,复配体系抗磨协合效果最佳。采用现代表面分析技术对最佳复配润滑体系钢球磨斑表面的形貌和表面膜的元素组成进行了分析,推断其摩擦表面上由金属Cu形成的沉积膜和S、P等元素形成的化学反应膜共同组成复合表面膜,使复配润滑体系呈现良好的摩擦学协合效果。