滑动速度对自修复纳米润滑添加剂摩擦学性能的影响

在3组不同的滑动速度下，用XP摩擦磨损试验杌的环—环接触方式研究了钢／钢摩擦副在添加了纳米润滑添加剂的N68NT—1润滑介质作用下的摩擦学性能。结果表明：摩擦副的滑动速度对添加自修复纳米润滑添加剂的N68NT—1润滑油的摩擦学性能的影响不同于其对常规润滑油，对于常规润滑油，摩擦看惭摩擦系数和磨损量随滑动速度的增大分别为减小和增大；对于含自修复纳米润滑添加剂的N68NT—1，滑动速度增大，摩擦系数减小，且随时间的延长逐渐减小，最后达到一个较小的平衡值，而磨损量均出现了负磨损，但负磨损均不大，几乎可以忽略。N68NT—1表现出了良好的摩擦学性能和优异的自修复效应。     

含软金属脂的摩擦修复效应及其在蜗轮台架上的摩擦学性能

研制了添加锡、锌和铟3种软金属的新型抗磨自修复润滑脂,在改进的MS-800型四球式摩擦磨损试验机上对该润滑脂润滑下的钢-钢、钢-铜面接触摩擦副的磨损自修复效应和摩擦学性能进行了研究。用扫描电子显微镜(SEM)分析了钢、铜试样表面的化学元素分布以及形成自修复涂层的厚度及其表面形貌。采用WD型蜗轮减速器进行摩擦磨损台架试验。结果表明,研制的含锡锌铟润滑脂能在钢、铜表面形成约25~30μm厚度的软金属修复镀层。该修复润滑脂具有优良的减摩性和抗磨性。     

脲基脂润滑下的钢材料微动磨损研究

采用微动摩擦磨损试验机进行了脲基脂润滑下的GCr15 钢/45号钢摩擦副摩擦磨损试验。利用激光三维共焦显微镜、EDX元素分析等方法研究了脲基脂润滑减缓钢微动磨损的机理。结果表明：在微动滑移区脂润滑下摩擦系数和磨损远低于干态下的值,且磨损主要发生在微动的早期阶段。在微运初期,脂因微动被排出接触区,高摩擦力导致白层和磨坑的形成;接触区周围的脂剪切分离的油浸入到磨坑中,形成混合润滑状态,摩擦系数降低到较低的稳态值;接触区周围的脂和磨痕上油的存在阻止了空气进入,氧化磨损得以降低。低稳态摩擦力、高硬度白层的存在和低氧化磨损是脂润滑减缓微动磨损的主要因素。     

脲基脂润滑下钢材料的微动磨损

采用微动摩擦磨损试验机进行了脲基脂润滑下的GCr15钢/45号钢摩擦副微动试验.采用激光三维共焦显微镜、EDX元素分析等方法研究了脲基脂润滑减缓钢表面微动磨损的机理.结果表明,在微动完全滑移区,脲基脂润滑下的钢-钢摩擦系数和钢表面磨损远低于干摩擦下的值,且磨损主要发生在微动早期阶段.在微动试验初期,脲基脂因微动自清洗作用被排出钢-钢接触界面,高摩擦力致使接触界面形成磨坑和白层;此后接触界面周围的脂剪切分油,且分出的油浸入到磨坑中形成混合润滑状态,摩擦系数降低到较低的稳态值;NLGI 00脲基脂比NLGI 2脲基脂更好的抗微动磨损性能归因于其更大的分油量.同时,接触界面周围的脂和磨坑表面的油减少了空气与摩擦表面的接触,使接触界面氧化腐蚀得以降低;磨坑表面高硬度白层因稳态低摩擦力而持续存在,有益于减缓微动磨损.     

酰胺型改性蓖麻油润滑添加剂对钢-钢摩擦副和钢-铝摩擦副摩擦学性能的影响

以三乙醇胺和蓖麻油为原料,合成了一种环境友好酰胺型改性蓖麻油润滑添加剂(NCO),利用红外光谱对其主要官能团进行了鉴定.分别采用四球和SRV摩擦磨损试验机考察了以菜籽油为基础油,以NCO为添加剂时对钢-钢摩擦副和钢-铝摩擦副抗磨减摩性能的影响,采用扫描电子显微镜观察分析钢球磨斑表面的形貌,同时对铝合金磨痕进行X射线光电子能谱和电子探针分析,探讨了酰胺型改性菜蓖麻油润滑添加剂的抗磨减摩机理.结果表明,以酰胺型改性蓖麻油为添加剂,以菜籽油为基础油时,钢-钢摩擦副和钢-铝摩擦副均表现出良好的抗磨减摩作用,这是由于酰胺型改性蓖麻油添加剂以其具有较强极性而更容易在金属表面形成强吸附膜,同时在摩擦过程中形成了含有机氮、亚硝基或硝酸根的复杂氮化物的高强度聚合物膜.     

油溶性纳米Cu作为润滑油添加剂在钢-铜摩擦体系中的摩擦学性能

实验室制备了油溶性纳米Cu润滑油添加剂，将其以1％的质量分数分散于SJ15W／40润滑油中，并以不加该剂的SJ15W／40润滑油作为参比油，采用端面试验机考察其在钢一铜摩擦副体系中的摩擦磨损行为。结果表明，在试验所选定的摩擦时间、载荷、转速条件下，添加了油溶性纳米Cu的润滑体系的摩擦系数和磨损体积都小于参比油，具有优异的减摩抗磨性能。表面分析结果表明，油溶性纳米Cu添加剂能够降低摩擦表面的显微硬度，并显著改善磨损表面的形貌。在摩擦过程中，油溶性纳米Cu添加剂在摩擦面会形成低剪切的膜层，降低摩擦副间的横向剪切力并补偿了磨损，同时在一定程度上修复了磨损表面，表现出低摩擦、低磨损及改善磨损面形貌的性能特征。     

环氧油酸甲酯润滑添加剂的摩擦学性能研究

对油酸甲酯进行化学改性,研制了一种新型环境友好润滑添加剂-环氧油酸甲酯(EOME),用红外光谱对其主要官能团进行了鉴定。分别通过四球和SRV摩擦磨损试验机考察了以菜籽油为基础油,以EOME为添加剂时对钢-钢摩擦副和钢-铝摩擦副抗磨减摩性能的影响,用扫描电子显微镜观察分析铝合金磨斑表面的形貌,同时通过对铝合金磨痕进行X射线光电子能谱和扫描电子探针分析,探讨了环氧油酸甲酯润滑添加剂的抗磨减摩机理。结果表明:环氧油酸甲酯润滑添加剂在菜籽油中具有优良的极压抗磨和减摩性能;其润滑作用机理是由于长链脂肪酸酯极性分子在摩擦表面吸附或发生摩擦化学反应形成了摩擦聚酯膜、氧化物膜或金属皂共同组成的起抗磨作用的润滑膜。     

纳米微粒在板带钢冷轧用轧制液中的应用研究

 通过复配与筛选合适的基础油,选择相应表面活性剂、防锈剂、消泡剂等添加剂,并在超声波作用下添加平均粒径为20 nm、经油酸修饰的纳米Fe3O4微粒,研制出适用于板带钢冷轧所需的新型轧制液;在MRS-10A四球摩擦磨损试验机上考察了轧制液对钢-钢摩擦副摩擦磨损性能的影响,采用光学显微镜观察了磨损表面形貌。利用二辊冷轧试验机进行了轧制液润滑下的板带钢冷轧试验,并与传统轧制液进行对比。结果表明,由于纳米微粒的使用,轧制液能更好地改善钢-钢摩擦副的抗磨性能、降低摩擦系数;同时还表现出良好的板带钢冷轧润滑效果,可明显降低带钢轧制过程中的轧制压力、轧机功率等轧制力能参数,并能有效改善轧制带钢板面质量。     

纳米微粒在板带钢冷轧用轧制液中的应用

通过复配与筛选合适的基础油,选择相应表面活性剂、防锈剂、消泡剂等添加剂,并在超声波作用下添加平均粒径为20nm、经油酸修饰的纳米Fe_3O_4微粒,研制出适用于板带钢冷轧所需的新型轧制液;在MRS-10A四球摩擦磨损试验机上考察了轧制液对钢。钢摩擦副摩擦磨损性能的影响,采用光学显微镜观察了磨损表面形貌。利用二辊冷轧试验机进行了轧制液润滑下的板带钢冷轧试验,并与传统轧制液进行对比。结果表明,由于纳米微粒的使用,轧制液能更好地改善钢-钢摩擦副的抗磨性能、降低摩擦系数;同时还表现出良好的板带钢冷轧润滑效果,可明显降低带钢轧制过程中的轧制压力、轧机功率等轧制力能参数,并能有效改善轧制带钢板面质量。     

羟基化改性菜籽油润滑添加剂对镁合金摩擦学性能的影响

在菜籽油(RO)分子中引入羟基,合成了一种新型的环境友好型润滑添加剂(HORO),并利用红外光谱对其主要官能团进行了鉴定。通过SRV摩擦磨损试验机考察了以菜籽油为基础油、以HORO为添加剂时对钢-镁摩擦副抗磨减摩性能的影响,同时通过X射线光电子能谱对镁合金磨斑表面进行分析,探讨了羟基化改性菜籽油润滑添加剂的抗磨减摩机理,并对生物降解性能进行了评定。结果表明:羟基化改性菜籽油润滑添加剂对钢—镁摩擦副具有优良的极压抗磨和减摩性能,2%的该种添加剂能使镁合金磨损体积从7.8 mm3降低到2 mm3,摩擦系数则从0.054降低到0.043;其润滑作用机理是由于长链菜籽油分子在镁合金摩擦表面进行吸附或发生摩擦化学反应形成了摩擦聚酯膜与镁的氧化膜共同组成的起抗磨作用的润滑膜;生物降解试验表明羟基化改性菜籽油具有优异的生物降解性能。由此推断,研制的羟基化改性菜籽油是一种性能优异的环境友好镁合金润滑添加剂。     

电磁场作用下含三乙醇胺硼酸酯润滑油的摩擦学特性

使用改进后的四球摩擦磨损试验机,考察了添加三乙醇胺硼酸酯（TBE）抗磨添加剂的150SN基础油在电磁场作用下的摩擦磨损性能,使用扫描电子显微镜（SEM）观测钢球磨痕表面形貌,采用X射线光电子能谱仪（XPS）和X射线能谱仪（EDS）分析了磨斑表面典型元素的化学状态,并从电磁场的物理效应和化学效应两个方面对摩擦学机理进行了初步探讨。结果表明：在电磁场作用下,150SN基础油润滑下的钢球磨斑直径和摩擦因数均比无电磁场时大,含TBE润滑油润滑下钢球的磨斑直径比无电磁场时小,但摩擦因数比无电磁场时大。电磁场对磨损微粒的作用使其在摩擦表面形成一个保护膜层,并且电磁场会促进TBE中B和N元素与金属基体的键合作用,在摩擦表面形成含Fe和B元素的摩擦化学反应膜及含有机氮化物的高强度聚合物膜,从而影响TBE的抗磨减摩性能。     

Tribological Properties of Lubricating Oils with triethanolamine borate under Electromagnetic Field

Tribological properties of 150SN mineral oil and lubricating oils containing triethanolamine borate (TBE) with and without electromagnetic field impact were evaluated on a modified four-ball tribo-tester. The characteristics of the worn surfaces were observed by scanning electronic microscopy (SEM), energy dispersive spectrometer (EDS) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). Moreover, the tribological mechanisms are discussed from the viewpoint of physical effect and chemical effect. The results indicated that the friction coefficients and wear scar diameters (WSDs) lubricated by 150SN mineral oil under electromagnetic field were higher than those without electromagnetism impact. The WSDs of steel balls lubricated by TBE-doped oils under electromagnetic field were smaller than those obtained from non-electromagnetic field, but the friction coefficients were higher than those under non-electromagnetic field. A protective coating consists of wear particles could be formed on the frictional surface due to the physical effect of electromagnetic field on wear debris. The electromagnetic field could facilitate the interaction of elemental boron and nitrogen in TBE with metal interfaces, and contributes to forming tribo-chemical reaction film to reduce friction and wear.     

二辛基二硫代氨基甲酸钨的抗磨性和作用机理

合成了1种润滑油添加剂 二辛基二硫代氨基甲酸钨。研究了它的热稳定性及在基础油中的溶解稳定性和铜片腐蚀性;在四球摩擦试验机上系统地考察了二辛基二硫代氨基甲酸钨在基础油中不同含量、不同载荷下的摩擦学性能;利用X射线能量色散谱（EDS）分析仪和PHI550EACA /SAM多功能电子能谱仪分析了钢球磨斑表面,探讨了二辛基二硫代氨基甲酸钨的摩擦化学作用机理。结果表明,二辛基二硫代氨基甲酸钨具有较高的热稳定性、良好的油溶性和抗腐蚀性能,作为极压抗磨添加剂可使基础油的最大无卡咬负荷(PB)提高60%,烧结载荷(PD)提高75%,磨斑直径(WSD)降低26%,摩擦系数(μ)降低30%。摩擦过程中,二辛基二硫代氨基甲酸钨在摩擦副表面形成了FeS反应膜和WS2沉积膜,减少了摩擦副的直接接触,从而有效地提高了基础油的极压性能和抗磨减摩性能。     

Friction and wear of metal pairs in synthetic lubricant medium

The effect of the unit load on friction and wear of metal pairs in the presence of synthetic lubricants was investigated: diester oil and oil based on polyhydric esters. The effect of these materials on the contact fatigue strength of the balls was demonstrated. Diester oil reduced the friction coefficient of steel pairs when the unit load increased from 4 to 20 MPa. The composition and structure of films of secondary structures in the surface layer of the steel sample worn in diester oil were investigated by layer-by-layer Auger spectroscopy. During interaction of friction triads, the friction zone was saturated with atomic carbon with a region of iron carbides beneath it. __________ Translated from Khimiya i Tekhnologiya Topliv i Masel, No. 1, pp. 26–28, January–February, 2008.     

Tribological Properties of Functionalized Ionic Liquids Containing Ester-group as Lubricants for Steel-Steel System

A series of functionalized ionic liquids (ILs) containing ester-group were synthesized and their tribological properties as lubricants for steel-steel contact were studied and compared with a non-functionalized ionic liquid and perfluoropolyethers (PFPE). The morphology and chemical composition of the worn scars were analyzed by scanning electron microscopy and X-ray photoelectron spectroscopy, respectively, and the possible lubrication mechanism of ILs was discussed. As a result, all ILs demonstrated a better lubricity and a much higher load-carrying capacity than PFPE used as lubricants for the steel-steel tribomates system. The functionalized ILs with ester-group showed slightly worse friction reducing ability than their nonfunctionalized counterparts at relatively lower loads owing to their higher viscosity, but then exhibited better antiwear ability because the ester group they contained had not only physical but also strong chemical reactions with the freshly exposed steel surface and formed chemical adsorption boundary films on the worn surface during friction process. Under high loads, some tribochemical reactions took place between the active elements, such as fluorine which were released from the ILs, and fresh metal surfaces of rubbing pairs to form the admixture reaction films, which were mainly composed of ferric fluoride mixed with ferric oxide, leading to lower friction coefficients and good wear resistance.     

微米铜在润滑脂中自修复性能的评价

通过四球试验评价了微米铜在润滑脂中的自修复作用。结果表明：在适当的摩擦条件下。微米铜在摩擦表面沉积并与基体金属及磨损微粒熔合，重新组合为共晶焊接在摩擦表面上，形成自修复膜。使磨损得到补偿。     

非硫磷型添加剂在聚脲基润滑脂中的摩擦学性能

以聚α烯烃（PAO40）合成油为基础油,制备了聚脲润滑脂,研究了硫化烯烃棉籽油和两种无硫磷型有机钨和有机钼添加剂对聚脲润滑脂性能的影响。利用往复摩擦磨损试验机分别考察了硫化烯烃棉籽油、有机钨和有机钼在钢-铜摩擦副条件下对聚脲润滑脂摩擦磨损性能的影响,用扫描电子显微镜（SEM）和能谱仪(EDS)观察并分析了铜磨斑表面形貌和磨斑表面主要化学元素组成,考察了3种添加剂对聚脲润滑脂铜片腐蚀的影响。结果表明：PAO型聚脲润滑脂对无硫磷型有机钨和有机钼添加剂的感受性好于硫化烯烃棉籽油,其中以有机钨效果最优,当添加质量分数为2.0%时,摩擦系数和磨痕宽度最小;含有无硫磷型添加剂的润滑脂对铜片的腐蚀也较轻。     

一种风电轴承润滑脂的制备及摩擦学性能研究

以聚α烯烃（PAO40）为基础油,以复合锂皂为稠化剂制备了复合锂基润滑脂,采用MFT-R4000高速往复摩擦磨损试验机,考察了二丁基二硫代氨基甲酸钼（T351）、氨基硫代酯（T323）等添加剂在钢-钢摩擦副下的摩擦磨损性能。利用扫描电子显微镜（SEM）和能谱分析仪（EDS）观察并分析了钢块磨痕表面形貌和磨斑表面主要化学元素组成。在此基础上,通过多种添加剂复配自制的风电轴承润滑脂优于国外某著名品牌的风电轴承润滑脂。     

无硫磷有机钨添加剂作用下离子渗氮轴承钢的摩擦学性能

研究了含无硫磷有机钨添加剂的润滑油润滑作用下离子渗氮轴承钢的摩擦磨损性能。利用四球摩擦磨损试验机系统地考察了渗氮轴承钢表面、基材表面与有机钨的交互作用规律,并使用X射线光电子能谱仪和扫描电子显微镜等表面分析技术分析摩擦反应膜的成分与化学态。结果表明,含无硫磷有机钨添加剂的润滑油润滑下,渗氮轴承钢表面的摩擦系数和磨斑直径小于基材表面的,摩擦系数最大降低了24.8%,磨斑直径最大减少了7.2%;相比基材表面,渗氮表面对有机碳链和有机钨具有更强的吸附作用,摩擦反应膜中W和C含量较高,使其表现出良好的减摩性能,摩擦反应膜中的WN使其表现出更优异的抗磨性能。