清净剂、分散剂与ZDDP复配对a-C薄膜摩擦学性能的影响*

固-液复合润滑系统是获得高燃油经济性和高耐用性发动机系统的关键技术。极压抗磨剂二烷基二硫代磷酸锌（Zinc dialkyldithiophosphate, ZDDP）、清净剂高碱基磺酸钙（Over-base calcium sulfonate, OBCaSu）与分散剂聚异丁烯丁二酰亚胺 （Polyisobutylene succinimide, PIBSI）作为配方润滑油中使用最广泛的三种润滑油添加剂，与常用发动机表面强化薄膜类金刚石（Diamond-like carbon, DLC）薄膜复配下摩擦学性能的相关研究仍较少。利用非平衡磁控溅射方法制备 a-C 薄膜，通过 CSM 摩擦磨损试验机评价 ZDDP 与 OBCaSu（ZDDP+OBCaSu）、ZDDP 与 PIBSI（ZDDP+PIBSI）复配条件下 a-C 薄膜的摩擦学性能，并利用拉曼光谱、SEM 和 EDS 能谱等手段分析摩擦化学反应，探究摩擦机理。结果表明，ZDDP、ZDDP+OBCaSu 和 ZDDP+PIBSI 润滑三种润滑条件下，GCr15 钢和 a-C 薄膜磨损表面形成含磷酸盐的摩擦反应膜，两者摩擦学性能随润滑剂的变化规律相似。ZDDP+OBCaSu 复配润滑下，磨损表面形成的 Ca₃(PO₄)₂ 和 Zn₃(PO₄)₂ 复合摩擦反应膜可以提高 GCr15 钢和 a-C 薄膜的抗磨损性能。ZDDP+PIBSI 复配润滑下，GCr15 钢和 a-C 薄膜摩擦学性能下降。通过对比研究传统润滑油添加剂在 GCr15 钢和 a-C 薄膜表面的摩擦学行为和摩擦化学反应机理，为 a-C 薄膜在发动机系统中应用以及研发适配 a-C 薄膜的润滑油配方提供数据支持和理论指导。     

离合器式高能螺旋压力机专用润滑油中的极压抗磨剂研究

采用溶剂热法和表面修饰工艺，制备出纳米LaF3微粒。利用无机／有机匹配，得到减摩功能单元的油性胶粒，将其分散于载液中，可制得极压抗磨剂KR05，把它作为大能力（≥25000kN）离合器式高能螺旋压力机专用润滑油添加剂使用，具有良好的抗磨、减摩和承载性能，保障压力机的能量和打击力均能满足连续生产的要求。     

几种添加剂在锂基润滑脂中的极压协同性能及表面摩擦行为研究

目的通过优化不同添加剂复配比例以提高润滑脂的极压性能。方法采用三阶单纯形-重心设计法,将二烷基二硫代氨基甲酸锑(Sb DTC)、二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)和硫化异丁烯(SE)3种添加剂按不同比例形成10种配方,利用梯姆肯摩擦试验机评价不同添加剂配方在三种基础润滑脂中的极压性能和适应性,从而筛选具有极压协同效应的配方,并通过X射线光电子能谱仪(XPS)对磨斑表面反应膜的元素化学状态和深度分布进行分析。结果配方1—7均能不同程度地改进3种基础润滑脂的极压性能,尤其在环烷基基础油的锂基润滑脂(N-Li)中具有较好的适应性。其中,配方5(Sb DTC与SE等比例复配)在基础润滑脂的极压性能最好,梯姆肯OK值达到315 N,XPS测得其反应膜厚度为20~30 nm,反应膜中的Sb、S含量较高;配方6(ZDDP与SE等比例复配)在基础润滑脂中的极压性能较差,OK值在135 N以下,表现出对抗作用。配方8—10中改变3组分复配比例后,不同配方的极压性能差异比较大,其中Sb DTC浓度比例越高,对改进润滑脂极压性能的效果越明显。结论 3种添加剂的复配比例对其极压性能的影响较大,其中Sb DTC与SE和ZDDP等比例复配后,具有良好的极压协同性能。添加剂的极压性能与摩擦表面形成的润滑膜厚度和活性元素的含量相关,尤其是表面Sb、S元素含量高低对极压性能影响较大。     

二维纳米片状MoS2的制备及其作为润滑添加剂的减摩抗磨性能

目的 探究具有超薄结构的二维纳米片状MoS2的制备方法及其在发动机润滑油中的减摩抗磨性能。方法 以七钼酸铵和硫脲为反应前驱物，油胺为反应溶剂，采用原位表面法制备出表面修饰有油胺分子的二维纳米片状MoS2。利用透射电镜（TEM）、红外光谱分析仪（FT-IR）、X射线光电子能谱仪（XPS）表征纳米片状MoS2的形貌特征、表面状态及化学组成。采用球盘式摩擦磨损试验机对其作为润滑添加剂在发动机润滑油中的摩擦学性能进行考察，并通过三维共聚焦表面形貌仪、扫描电镜和X射线光电子能谱仪对磨痕进行分析。结果 所制备的具有超薄结构的二维纳米片状MoS2在发动机润滑油中具有良好的减摩和抗磨性能，当其添加量为3%时，摩擦系数降低27.1%，磨斑直径降低17.17%。在150 ℃高温下，使用纯发动机润滑油进行润滑时，摩擦初始阶段的摩擦系数高达0.5，出现润滑失效现象。然而，使用添加有3%二维纳米片状MoS2的润滑油进行润滑，150 ℃高温下的摩擦系数在整个实验过程中都比较平稳，磨损体积和最大磨痕深度为纯发动机润滑油润滑时的23.44%和28.53%。结论 在摩擦过程中，两摩擦表面处于边界润滑状态，所制备的二维纳米片状MoS2随润滑油进入摩擦接触区，发挥良好的润滑效果。特别是在高温下，当发动机润滑油润滑失效时，二维纳米片状MoS2在摩擦表面生成富含MoS2的摩擦化学反应膜填充修复磨损表面，起到润滑作用。     

有机钼为润滑油抗磨减摩添加剂的摩擦学性能研究

用四球摩擦磨损试验机考察了两种油溶性有机钼(二硫代磷酸氧钼、二硫代磷酸钼)抗磨减摩添加剂在液体石蜡基础油中的摩擦学性能,采用扫描电子显微镜对边界润滑状态下形成的磨斑形貌和表面膜的元素组成进行了分析。试验结果表明:两种有机钼添加剂均具有优异的抗磨减摩性能和极好的承载能力。其中二硫代磷酸钼添加剂使基础油的抗磨性能提高53 %,减摩性能提高40 %,极压承载能力提高一倍多。SEM分析显示钢球表面的磨痕和犁沟较浅,且有含硫和钼的沉积物生成。由此推断出有机钼添加剂在摩擦副表面形成吸附膜,部分吸附膜通过摩擦化学反应生成了具有抗磨减摩作用的MoS2和FeS膜,从而起到了改善摩擦磨损性能的作用。     

铜纳米添加剂的制备及其摩擦学性能分析

采用KBH4液相还原法制备了纳米铜颗粒,通过X射线衍射和透射电镜分析,得出所制备的纳米铜颗粒的粒径约为20nm的圆球形颗粒。分析了表面修饰的纳米铜颗粒作为润滑油添加剂的摩擦学性能和作用机理,结果表明纳米铜的加入,能在磨损表面形成一层润滑性的铜膜,从而能够有效地改善润滑油的抗磨减摩性能,降低润滑油的摩擦因数,减小摩擦副的磨损量,并得出纳米铜添加剂的最佳用量。     

表面修饰纳米铜颗粒的制备及摩擦学性能研究

采用乳液法在水-甲苯体系中原位合成了含硫、氮有机物修饰的铜纳米微粒,用透射电镜(TEM),红外光谱(FTIR)表征了纳米颗粒的尺寸、形貌和结构,在四球摩擦磨损试验机上考察了纳米铜添加剂在石蜡基础油中的抗磨减磨性能,最后分别采用扫描电子显微镜(SEM)和X光电子能谱仪(XPS)分析了磨斑的表面形貌及其化学组成.结果表明:铜纳米微粒添加剂能够显著提高基础油的极压性能,同时具有良好的抗磨性能;发现在摩擦过程中铜纳米微粒在表面形成沉积膜,这种沉积膜与表面修饰层形成的摩擦化学反应膜产生协同作用,从而表现出优良的极压抗磨性.     

纳米材料与纳米润滑性能的研究

本文从纳米材料的概念、独特特性,论述了纳米润滑添加剂的制备与表面修饰、润滑油中纳米添加剂的摩擦学性能及摩擦机理研究,介绍了纳米润滑添加剂的研究进展,提出了研究纳米润滑添加剂亟待解决的问题.     

纳米铜颗粒添加剂粒径对润滑油摩擦性能影响的分子动力学和试验*

在润滑油中添加纳米颗粒可以有效减少摩擦磨损,大多数研究只集中在纳米颗粒的性质对摩擦性能的影响,很少考虑到颗粒粒径与表面粗糙度对摩擦性能的耦合作用。采用分子动力学（MD）模拟和试验的方法研究纳米铜颗粒添加剂粒径对润滑油摩擦性能的影响。建立具有凸峰和凹槽的粗糙壁面边界润滑MD模型,模拟300MPa下两固体壁面相对剪切速度为5 m/s时,5种粒径的纳米Cu颗粒分别在不同粗糙度壁面下的力学性能。定量计算出摩擦表面的应力、磨损量、摩擦力、正压力和摩擦热。同时,采用微纳米划痕仪测量含纳米Cu颗粒润滑油的摩擦因数。结果表明,颗粒的粒径和壁面粗糙度对润滑油的摩擦性能具有耦合作用;在剪切过程中纳米颗粒会填充壁面凹坑、形成保护膜、减少摩擦磨损、提高承载能力和降低壁面摩擦热。当壁面粗糙度较小、处于边界润滑状态时,Cu颗粒添加剂会增大体系的摩擦力;当壁面粗糙度较大、处于混合润滑状态时,Cu颗粒添加剂会减小体系的摩擦力;当颗粒粒径与壁面凹槽深度的比值D/h在1.05～1.12范围内,即颗粒直径略大于凹槽深度时,润滑油的摩擦性能最优,摩擦力和磨损量较小、油膜承载能力最大。分子动力学模拟和试验相结合,建立微纳观结构...     

表面修饰纳米硼酸钙的制备及摩擦学性能

制备了表面修饰油酸的纳米硼酸钙添加剂,利用XRD、TEM和IR对其形貌及结构进行了表征,采用离心分离法考察了纳米硼酸钙在润滑油中的稳定性,在四球摩擦磨损试验机和SRV试验机上考察了油品的抗磨减摩性能,并用X射线光电子能谱(XPS)探讨了其润滑机理.结果表明:纳米硼酸钙添加剂具有良好的分散性、稳定性和抗磨减摩性能;沉积膜和反应膜的生成对抗磨减摩性能有决定作用.     

钛基纳米润滑添加剂的减摩抗磨及自修复特性对比

针对恶劣工作环境会加剧机械设备摩擦副间的磨损而降低其服役寿命的问题,对比研究3种纳米添加剂TiO2、TiN和TiC在不同工况下的摩擦学性能及其自修复性能。根据SH-T0762-2005标准润滑油摩擦因数测定法,并利用MRS-10A型四球磨损试验机磨斑测量光镜、激光共聚焦显微镜和能量色散谱仪(EDS)对磨损表面进行表征,探讨其润滑抗磨及自修复机理。结果表明:钛基纳米添加剂的加入很好地改善了润滑油的抗磨减磨性能,并使其具有一定的自修复性能;当钛基纳米质量分数为0.5%时,其减摩抗磨性能达到最佳。3种纳米添加剂中,对润滑油减摩抗磨性能改善效果最好的是纳米TiO2,而自修复效果最好的则为纳米TiN。故纳米TiN和纳米TiO2作为润滑油添加剂,具有较好的减摩抗磨和自修复能力。     

镧化合物对煤间接液化柴油碳烟颗粒摩擦学特性的影响

目的 研究镧化合物对含煤间接液化柴油碳烟润滑油摩擦磨损性能的影响.方法 利用四球长时摩擦磨损试验机,分别考察不同浓度氟化镧(LaF3)和氧化镧(La2O3)对含煤间接液化柴油碳烟(Fischer-Tropsch synthesis diesel soot,F-T DS)与0#柴油碳烟(Diesel soot,DS)白油的润滑性能的影响,利用多功能万能工具显微镜、扫描电镜与能谱、X射线光电子能谱等仪器对磨斑直径、结构、形貌、组成及元素价态进行表征.结果 在含F-T DS白油体系中,添加0.4％(质量分数)镧化合物LaF3或La2O3时,减摩抗磨效果最优,平均摩擦系数(AFC)分别为0.070、0.058,较未添加时(0.094)分别下降25.5％和38.3％,平均磨斑直径(AWSD)分别为0.4318、0.4207 mm,较未添加时减少了33.6％和35.2％.在含DS白油体系中,添加0.6％ 镧化合物LaF3或La2O3时,减摩效果最佳,AFC分别下降11％和16％;添加0.8％ 镧化合物时,抗磨效果最优,AWSD降幅分别为24.8％和33.7％,La2O3抗磨效果优于LaF3.结论 添加少量镧化合物可以改善含F-T DS与DS白油的减摩抗磨效果.其减摩抗磨机理可能是,通过形成转移膜,或在摩擦进程中添加剂吸附在接触表面形成镧系边界润滑保护膜,改善了润滑状态,起到了减摩抗磨作用.     

LaF3-MgO助烧剂配比对Si3N4陶瓷烧结及性能的影响

采用放电等离子烧结(SPS)后高温热处理的方法,制备烧结助剂总量为8%(质量分数),LaF3/MgO配比不同的Si3N4陶瓷,研究助烧剂配比对Si3N4陶瓷烧结及热导率、抗弯强度等性能的影响。结果发现,添加LaF3后SPS初期烧结速率明显减小,烧结温度区间变宽,当LaF3/MgO配比超过4:4后烧结密度急剧下降。烧结后陶瓷中形成La-Si-O化合物。热导率随LaF3/MgO比增加先升后降;而抗弯强度初期随LaF3/MgO比变化不大,但当比值超过1后,陶瓷中出现异常长大晶粒,抗弯强度下降。控制LaF3/MgO配比为3:5可以获得热导率为80W/m·K,抗弯强度超过1000MPa的高热导率高强度Si3N4陶瓷。     

In the Context of Nano Lubrication,Do Nanoparticles Exhibit Favourable Impacts on All Tribo Surfaces? A Review

Protection of Metals and Physical Chemistry of Surfaces - Several studies in recent years show that nanoparticles have unlimited potential to enhance the tribological capabilities of lubricating...     

纳米材料在表面工程中应用的研究进展

综述了近年有关纳米材料在表面工程领域的研究和应用进展,介绍了纳米材料作为表面工程材料的相关特性和制备方法,重点地纳米材料在表面精加工,制备功能涂料、功能复合镀层、功能性薄膜材料、热喷涂材料和作为抗磨减摩润滑材料的应用研究进展。     

Tribological properties of oil-soluble samarium isooctoxyborate

An oil-soluble rare earth compound, samarium is0octoxyborate, was synthesized end used as an entiwear and extreme pressure additive for lubricating oils. Its tribological performances were evaluated with a four-ball machine and a ring-on-block rig. In addition, surface enalyses with Auger electron spectroscopy end X-ray photoelectron spectroscopy were also conducted to study the surface film formed by the additive under boundary lubrication conditions. The test results show that the additive exhibits good friction-reducing ability, good antiwear property end excellent extreme pressure performance. Surface analyses further disclose the coexistence of organic film, oxidation film and permeating film on the rubbing surface, which contributed to improve the tribological properties of the base oil.     

Influence of nanometer lanthanum fluoride on friction and wear behaviors of bonded molybdenum disulfide solid lubricating films

Influence of nanometer lanthanum fluoride (nano-LaF₃) on the friction and wear behavior of bonded molybdenum disulfide (MoS₂) solid lubricating film was investigated using an oscillating friction-wear tester under dry friction condition. The worn surface of the lubricating film and the transfer film formed on the surface of the counterpart ball were observed by SEM. The microstructure of the lubricating film filled with nano-LaF₃ and the distribution of F and La in the lubricating film were investigated with transmission electron microscopy (TEM) and field emission scanning electron microscope (FESEM) equipped with an energy dispersive X-ray spectrometer, respectively. It was found that nano-LaF₃ as a filler contributes to improve the wear-resistance property of the lubricating film. The lubricating film modified with nano-LaF₃ filler exhibits better wear-resistance property than that of the lubricating film without nano-LaF₃ filler at a relatively lower load (less than 250 N) and within a wide oscillatory frequency range between 5 and 35 Hz. However, the incorporation of nano-LaF₃ filler results in small increase of friction coefficient of the lubricating film. Transmission electron microscopy (TEM) and elementally X-ray map results of the lubricating film modified with nano-LaF₃ filler indicate that partial LaF₃ nanoparticles distribute around the MoS₂ particles, while other LaF₃ nanoparticles disperse in the binder. The SEM morphology of the frictional surface shows that the filler of nano-LaF₃ is able to enhance the compactness of the frictional surface, and results in an improvement of the wear-resistance property of the MoS₂ lubricating film.     

烷氧基硼酸镍的摩擦学性能

合成了油溶性的十二烷氧基硼酸镍 ,利用四球试验机和环块摩擦磨损试验机评价了其抗磨减摩性能 ;采用X射线光电子能谱仪 (XPS)分析了磨斑表面主要元素的组成和价态。实验结果表明 ,十二烷氧基硼酸镍添加剂使 5 0 0SN基础油的承载能力得到明显改善 ,其抗磨性能明显提高 ,摩擦因数明显降低 ,且在 5 0 0N时的摩擦因数较 30 0N时更低 ;结合XPS分析可推断添加剂的作用机理是添加剂在摩擦过程中发生了摩擦化学反应 ,并在摩擦副表面生成了含NiO ,B2 O3 ,Fe2 B以及FeB的复合润滑膜 ,有效地提高了基础油的抗磨减摩性能